专利名称：一种异构无线网络选择方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，具体地说，本发明涉及一种异构无线网络选择方法。
背景技术：
异构融合网络中融合多种网络技术，可以为用户提供更多更创新型的业务，是未 来通信网络的一大发展趋势。目前，异构融合网络主要有3G网络与WLAN网络互连的异构 融合网络、UMTS网络与WiMAX网络互连的异构融合网络、WLAN与WiMAX互连的异构融合网 络等。 在异构融合网络环境，移动终端具有多个无线天线，当移动终端所处位置同时被 多个网络覆盖时，该移动终端上运行的业务流可以根据需求选择承载该业务流的接入网 络，即执行网络选择。目前，网络选择的主要任务就是为运行中的需要切换接入网络的业务 流选择恰当的网络，并避免业务在切换过程发生大的服务质量下降的问题。现有技术中，网 络选择通常是由移动终端来决定的，而移动终端通常直接选择最优(如带宽最大)的网络 作为接入网络，而不考虑网络系统整体的资源利用率，这样就造成不同网络间负载极不均 衡，性能好的网络上负载过量的业务，导致整个异构无线网络系统的阻塞率增加，而性能较 差的网络则有可能空载或者大量无线资源则被闲置，导致资源利用率降低，因此，迫切需要 一种用于异构融合网络系统的能够提高系统资源利用率和降低阻塞率的异构无线网络选 择方法。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于异构融合网络系统的能够提高系统资源利用 率和降低阻塞率的异构无线网络选择方法。 为实现上述发明目的，本发明提供了一种异构无线网络选择方法，该方法基于异 构融合网络系统实现，所述异构融合网络系统包括异构的接入基站和异构接入网关，所述 异构接入网关用于对多个异构的接入基站实施网络控制管理，所述异构无线网络选择方法 包括下列步骤 1)异构接入网关获取各接入基站的网络状态信息；
2)异构接入网关获取各类型业务流的业务属性信息； 3)异构接入网关定期对请求切换的业务流进行批处理，所述批处理包括31)遍 历各个请求切换的业务流；32)对每一个当前业务流，得出该业务流的业务属性信息与各 接入基站的网络状态信息的匹配度；33)选择匹配度最优的接入基站作为当前业务流将要 切换进入的目标接入基站。 其中，所述步骤1)还包括各接入基站定期向所述异构接入网关报告自身当前的 网络状态信息。
其中，所述步骤1)中，所述网络状态信息包括接入基站所提供的传输带宽；所述步骤2)中，所述业务属性信息包括业务流所需的传输带宽。 其中，所述网络状态信息还包括接入基站所提供的数据传输速率、安全等级和资费等级，所述业务属性信息还包括业务流所需要的数据传输速率、安全等级和资费等级，所述匹配度是网络状态信息和业务属性信息的传输带宽差值的绝对值、数据传输速率差值的绝对值、安全等级差值的绝对值以及资费等级差值的绝对值的加权平均。
其中，所述异构无线网络选择方法还包括步骤4)检查所述异构接入网关所管辖的各接入基站是否过载，对过载接入基站，将该接入基站所承载的部分业务流调整至匹配度次优的接入基站，使所述过载接入基站转为不过载。
其中，所述步骤4)包括下列子步骤 41)计算出所述异构接入网关所管辖的各接入基站的过载量；
42)按过载量由大至小的次序依次遍历各接入基站； 43)对当前接入基站进行过载调整，将该接入基站所承载的部分业务流调整至匹配度次优的接入基站，使所述当前接入基站转为不过载，所述匹配度次优的接入基站从次序排在在当前接入基站之后的接入基站中选出； 44)对于最后一个接入基站，如果该接入基站过载，则将其所承载的部分业务流加入阻塞队列，以使该接入基站转为不过载。
其中，所述步骤43)包括下列子步骤 431)查找出当前接入基站中匹配度差值最小的业务流并将其调整至匹配度次优的接入基站，所述匹配度差值是该业务流所能获得的最优匹配度与次优匹配度的差值；当匹配度差值最小的业务流的匹配度次优的接入基站具有过载调整标识时，禁止将该业务流调整至匹配度次优的接入基站；此时，在当前接入基站的剩余业务流中重新查找匹配度差值最小的业务流并将其调整至匹配度次优的接入基站； 432)判断当前接入基站是否仍然过载，如果仍然过载，则重新执行步骤431);如果不过载，则添加过载调整标识，当前接入基站的过载调整完毕。 其中，所述步骤431)中，还包括预先设定业务流调整阈值，当一个业务流的匹配度差值超过所述业务流调整阈值时，禁止将该业务流调整至匹配度次优的接入基站；此时，在当前接入基站的剩余业务流中重新查找匹配度差值最小的业务流并将其调整至匹配度次优的接入基站。 其中，所述步骤431)中，当同时存在两个或两个以上的匹配度差值相等且匹配度差值最小的业务流时，优先调整其中占用带宽较大的业务流。 其中，所述步骤4)还包括步骤45)，对阻塞队列中的业务流按所占用带宽由小至大排序，然后依次调整阻塞队列中的各业务流，调整过程包括下列步骤451)检查当前各接入基站的剩余带宽，如果存在剩余带宽大于阻塞队列中第一个业务流所占用带宽的接入基站，则将所述第一个业务流调整至该接入基站；否则结束对阻塞队列的调整；452)将第一个业务流移出阻塞队列，重新执行步骤451)。 其中，在另一个方案中，所述步骤43)中，判断有业务流调整进入的匹配度次优的接入基站是否过载，如果过载，将调整进入的所述业务流转入阻塞队列；如果当前接入基站不过载，则停止步骤42)的遍历过程。 与现有技术相比，本发明能够达到在保证服务质量的前提下，降低阻塞率、提高资
5源利用率的技术效果。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中 图1示出了本发明一个实施例中的异构融合网络系统的应用场景； 图2示出了本发明一个实施例中网络状态信息报告信令的一种格式； 图3示出了本发明一个实施例的整体流程图； 图4示出了本发明一个实施例中的步骤4的流程示意图； 图5示出了本发明一个实施例中的步骤43的流程示意图； 图6示出了本发明一个实施例中的步骤45的流程示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1 图1示出了本发明一个实施例中的异构融合网络系统的应用场景。如图1所示，其 中，aGW为异构接入网关。异构接入网关是对接入基站实施网络控制管理的网络实体。aBS 为接入基站。接入基站是执行某种协议标准(如LTE、3G、WLAN、UMTS或WiMAX，其中3G包括 WCDMA、 CDMA2000、 TD-SCDMA等)，的无线资源管理实体，负责为本小区内的用户提供接入。 并实时收集本小区内的资源使用状况以及本基站的网络状态参数。将定期形成的网络状态 参数封装成信令的形式发送给接入网关系统。aBSl、 aBS2、 aBS3、 aBS4、 aBS5分别表示采用 不同接入技术(即执行不同的协议标准)的异构接入基站，aGW分别与aBSl、 aBS2、 aBS3、 aBS4和aBS5连接。异构融合网络系统中还包括多模移动终端(终端在图1中未示出)，可 以接入相应的异构接入基站。 本实施例是一种基于上述异构融合网络系统的网络选择方法。网络选择的主要任 务就是为各终端上运行中的需要切换的业务流选择恰当的接入网络。与传统的网络选择方 法不同，本实施例的网络选择方法不是单纯由终端根据其需求及其所处网络状态决定，而 是通过接入网关进行集中统一决策来实现基于业务流的网络选择。这样既兼顾了业务的需 求，又能够保证在异构接入网络环境下使得网络资源获得最大限度的使用。避免了由各终 端各自决策所带来的弊端。 图3示出了本实施例的异构无线网络选择方法的总体流程，如图3所示本实施例 包括步骤S1至S4，具体如下 步骤S1 :各接入基站定期向异构接入网关报告自身当前的网络状态信息，所述网 络状态信息至少包括接入基站所提供的传输带宽。网络状态信息还可以包括接入基站所提 供的数据传输速率、安全等级和资费等级。不断更新的网络状态信息是异构接入网关实施 网络选择的依据之一。其中，传输速率是指在一定的带宽下，可以发送的数据数量。传输速 率与带宽的关系由香农公式与奈奎斯特定理确定。 在具体实现上，接入基站可以按预先设定的周期，向异构接入网关发送网络状态 信息报告信令。图2示出了网络状态信息报告信令的一种格式。
图2中示出的各字段含义为
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NET—TYPE :表示网络类型，O 7供选择，比如:0为WLAN， 1为Wi恵，2为UMTS，3为LTE，4 7保留； NET_ID :32位，表示在一个接入网关下同种类型的接入基站编号；
SN :共12位，表示数据包编号； R :为是否提供传输带宽信息的标志位，O表示不携带传输带宽信息，1表示携带传输带宽信息； WR :共8位，表示接入基站所提供的传输带宽； D :为是否提供数据传输速率信息的标志位，O表示不携带数据传输速率信息，1表示携带数据传输速率信息； DR :共8位，表示接入基站可提供的数据传输速率； C :为是否提供资费信息的标志位，O表示不携带资费信息，1表示携带资费信息；
CO :共8位，表示该网络类型的资费状况；这个资费状况可以是量化的资费等级；
S :为是否提供安全等级信息的标志位，O表示不携带安全等级信息，1表示携带安全等级信息； SEC :共3位，提供0 7的安全等级信息。 步骤S2 :异构接入网关获取各类型业务流的业务属性信息，所述业务属性信息至少包括业务流所需的传输带宽。所述业务属性信息还可以包括业务流所需要的数据传输速率、安全等级和资费等级。 一般来说业务属性信息中所包含的项目与步骤S1中的网络状态信息一一对应。异构接入网关可以采用多种方式获取业务属性信息，如采取截留法，即在业务连接建立时，从连接建立参数中获取业务属性信息；或采取请求法，即通过向核心网服务器请求某种类型的业务属性信息。
步骤S3 :异构接入网关定期对请求切换的业务流进行批处理，为当前的请求切换
的各业务流选择接入网络。 下面描述实现本步骤的一个方案。 业务流是一个终端与其它网络实体之间的承载了某种业务的连接。业务流是本实
施例的网络选择的基本单位。在异构网络系统中，一个终端上可能同时运行多个业务流，而
这些业务流可能分别由不同的异构接入基站为其服务。因此，在切换接入基站时，本实施例
也是以每一个业务流为基本的切换单位。当一个终端上的某一业务流的服务质量不稳定
时，该业务流就需要切换进入新的接入网络。本实施例中，各终端的各业务流的切换请求都
会通过接入基站上报给异构接入网关。异构接入网关则定期对当前所有的请求切换的业务
流进行批处理，为当前的请求切换的各业务流选择接入网络。 本步骤的批处理过程包括 S31 :遍历各个请求切换的业务流； S32:对每一个当前业务流，得出该业务流的业务属性信息与各接入基站的网络状态信息的匹配度； S33 :选择匹配度最优的接入基站作为当前业务流将要切换进入的目标接入基站。
其中，匹配度是网络状态信息和业务属性信息的传输带宽差值的绝对值、数据传输速率差值的绝对值、安全等级差值的绝对值以及资费等级差值的绝对值的加权平均。在一些简单的实施例中，后三项的权值可以为0。即在计算匹配度时，只考虑传输带宽的匹配
7度。 S4:检查所述异构接入网关所管辖的各接入基站是否过载，对过载接入基站，将该 接入基站所承载的部分业务流调整至匹配度次优的接入基站，使所述过载接入基站转为不 过载。 本步骤是在步骤S3的基础上，其中，图4示出了一种对异构网络选择进行进一步 地优化的流程，在一个优选方案中，步骤S4包括下列子步骤(需要说明的是，这些步骤仅是 一个优选方案，它们并不是实现本发明的唯一途径) S41 :计算出异构接入网关所管辖的各接入基站的过载量；本实施例中，一个接入 基站的过载量是该接入基站目前所分配的业务流所占的总带宽超出该接入基站所能提供 的带宽的量，过载量可以为负值。
S42 :按过载量由大至小的次序依次遍历各接入基站； S43:对当前接入基站进行过载调整，将该接入基站所承载的部分业务流调整至匹 配度次优的接入基站，使所述当前接入基站转为不过载。并且所述匹配度次优的接入基站 从次序排在当前接入基站之后的接入基站中选出，这样可以防止已调整过的接入基站再次 过载。 在具体实现上，本步骤需要从当前接入基站的当前业务流中选出那些将要被调整 到次优网络中的业务流。本实施例中，可以采取业务流服务质量优先的原则。具体地，参照 图5，步骤S43可通过下列子步骤实现。 步骤431 :查找出当前接入基站中匹配度差值最小的业务流并将其调整至匹配度 次优的接入基站，所述匹配度差值是该业务流所能获得的最优匹配度与次优匹配度的差 值。这种做法可以尽可能地降低被调整业务流因选择次优网络而产生的服务质量损失。
另外，为了防止已调整过的接入基站再次过载，可以为已调整过的接入基站设置 过载调整标识。当匹配度差值最小的业务流的匹配度次优的接入基站具有过载调整标识 时，禁止将该业务流调整至匹配度次优的接入基站。此时，需要在当前接入基站剩余业务流 中重新查找匹配度差值最小的业务流并将其调整至匹配度次优的接入基站。
步骤432 :判断当前接入基站是否仍然过载，如果仍然过载，则重新执行步骤431 ; 如果不过载，则添加过载调整标识，当前接入基站的过载调整完毕。 进一步地，所述步骤431中，当同时存在两个或两个以上的匹配度差值最小的业 务流时，优先调整其中占用带宽较大的业务流。这样可以尽量减少被调整业务流的数目，进 而减少受影响的用户数目。 进一步地，所述步骤431中，还可以预先为不同类型的业务流分别设定调整阈值， 当一个业务流的匹配度差值超过该业务流的调整阈值时，禁止将该业务流调整至匹配度次 优的接入基站。此时，需要在当前接入基站的剩余业务流中重新查找匹配度差值最小的业 务流并将其调整至匹配度次优的接入基站。这种做法可以减少或避免过载调整对一些相对 重要的业务流服务质量的影响。 S44 :对于最后一个接入基站，如果该接入基站过载，则将其所承载的部分业务流 加入阻塞队列，以使该接入基站转为不过载。阻塞队列中的业务流将不执行网络切换。
更进一步地，还可以在步骤4中的子步骤44之后执行步骤45 :对阻塞队列中的 业务流按所占用带宽由小至大排序，然后依次调整阻塞队列中的各业务流。参照图6调整
8过程包括下列子步骤步骤451检查当前各接入基站的剩余带宽，如果存在剩余带宽大于阻塞队列中第一个业务流所占用带宽的接入基站，则将所述第一个业务流调整至该接入基站；否则结束对阻塞队列的调整；步骤452将第一个业务流移出阻塞队列，重新执行步骤451 。这样可以尽可能地减少阻塞对列中的业务流数目。
实施例2 实施例2与实施例1基本一致，区别之处在于步骤431。本实施例的步骤S431与实施例1中的步骤431的区别是在过载调整过程中，还需要判断有业务流调整进入的匹配度次优的接入基站是否过载，如果过载，则将调整进入的所述业务流直接转入阻塞队列。这种做法可以最大程度地维持初次选择的结果，可以保证较多数目的业务流选择匹配度最优的网络。并且，本实施例中，在遍历接入基站时，如果当前接入基站不过载，则可以断定排序靠后的接入基站均不过载，因此此时可以直接停止步骤42的遍历过程。
本实施例的其它步骤与实施例1 一致，不再赘述。 值得说明的是，本发明的网络选择是在 实际执行网络切换之前的预处理步骤，它可以在保证服务质量的前提下，降低实际网络切换过程中的阻塞率，可以提高网络资源利用率。并且，本发明中，不管是初次选择还是后续的过载调整所占用的资源都非常小。
以上所述内容，仅为本发明具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
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权利要求
一种异构无线网络选择方法，该方法用于异构融合网络系统中，所述异构融合网络系统包括异构的接入基站和异构接入网关，所述异构接入网关用于对多个异构的接入基站实施网络控制管理，所述异构无线网络选择方法包括下列步骤1)对每一个请求切换的业务流，异构接入网关得出该业务流的业务属性信息与各接入基站的网络状态信息的匹配度；2)选择匹配度最优的接入基站作为当前业务流将要切换进入的目标接入基站。
2. 根据权利要求1所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，所述异构无线网络选 择方法还包括各接入基站定期向所述异构接入网关报告自身当前的网络状态信息；所述 网络状态信息包括接入基站所提供的传输带宽；所述业务属性信息包括业务流所需的传输 带宽。
3. 根据权利要求2所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，所述网络状态信息还 包括接入基站所提供的数据传输速率、安全等级和资费等级，所述业务属性信息还包括业 务流所需要的数据传输速率、安全等级和资费等级，所述匹配度是网络状态信息和业务属 性信息的传输带宽差值的绝对值、数据传输速率差值的绝对值、安全等级差值的绝对值以 及资费等级差值的绝对值的加权平均。
4. 根据权利要求1所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，异构接入网关对请求 切换的业务流进行批处理，所述异构无线网络选择方法还包括步骤3)检查所述异构接入 网关所管辖的各接入基站是否过载，对过载接入基站，将该接入基站所承载的部分业务流 调整至匹配度次优的接入基站，使所述过载接入基站转为不过载。
5 根据权利要求4所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，所述步骤3)包括下列 子步骤31) 计算出所述异构接入网关所管辖的各接入基站的过载量；32) 按过载量由大至小的次序依次遍历各接入基站；33) 对当前接入基站进行过载调整，将该接入基站所承载的部分业务流调整至匹配度 次优的接入基站，使所述当前接入基站转为不过载，所述匹配度次优的接入基站从次序排 在在当前接入基站之后的接入基站中选出；34) 对于最后一个接入基站，如果该接入基站过载，则将其所承载的部分业务流加入阻 塞队列，以使该接入基站转为不过载。
6. 根据权利要求5所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，所述步骤33)包括下列 子步骤331) 查找出当前接入基站中匹配度差值最小的业务流并将其调整至匹配度次优的接 入基站，所述匹配度差值是该业务流所能获得的最优匹配度与次优匹配度的差值；当匹配 度差值最小的业务流的匹配度次优的接入基站具有过载调整标识时，禁止将该业务流调整 至匹配度次优的接入基站；此时，在当前接入基站的剩余业务流中重新查找匹配度差值最 小的业务流并将其调整至匹配度次优的接入基站；332) 判断当前接入基站是否仍然过载，如果仍然过载，则重新执行步骤331);如果不 过载，则添加过载调整标识，当前接入基站的过载调整完毕。
7. 根据权利要求6所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，所述步骤331)中，还包 括预先对各个类型的业务流分别设定业务流调整阈值，当一个业务流的匹配度差值超过该业务流的业务流调整阈值时，禁止将该业务流调整至匹配度次优的接入基站；此时，在当前接入基站的剩余业务流中重新查找匹配度差值最小的业务流并将其调整至匹配度次优的接入基站。
8. 根据权利要求6所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，所述步骤331)中，当同时存在两个或两个以上的匹配度差值相等且匹配度差值最小的业务流时，优先调整其中占用带宽较大的业务流。
9. 根据权利要求5至8中任意一项所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，所述步骤3)还包括步骤35)，对阻塞队列中的业务流按所占用带宽由小至大排序，然后依次调整阻塞队列中的各业务流，调整过程包括下列步骤351)检查当前各接入基站的剩余带宽，如果存在剩余带宽大于阻塞队列中第一个业务流所占用带宽的接入基站，则将所述第一个业务流调整至该接入基站；否则结束对阻塞队列的调整；352)将第一个业务流移出阻塞队列，重新执行步骤351)。
10. 根据权利要求5所述的异构无线网络选择方法，其特征在于，所述步骤33)中，判断有业务流调整进入的匹配度次优的接入基站是否过载，如果过载，将调整进入的所述业务流转入阻塞队列；并且，如果当前接入基站不过载，则停止步骤32)的遍历过程。
全文摘要
本发明提供一种异构无线网络选择方法，包括下列步骤1)各接入基站定期向异构接入网关报告自身当前的网络状态信息，所述网络状态信息包括接入基站所提供的传输带宽；2)异构接入网关获取各类型业务流的业务属性信息，所述业务属性信息包括业务流所需的传输带宽；3)异构接入网关定期对请求切换的业务流进行批处理，所述批处理包括31)遍历各个请求切换的业务流；32)对每一个当前业务流，得出该业务流的业务属性信息与各接入基站的网络状态信息的匹配度；33)选择匹配度最优的接入基站作为当前业务流将要切换进入的目标接入基站。本发明能够达到在保证服务质量的前提下，降低阻塞率、提高资源利用率的技术效果。
文档编号H04B7/26GK101772102SQ200910243968
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者张玉成, 石晶林, 胡金龙, 董江涛, 袁尧, 黄伊 申请人:中国科学院计算技术研究所