专利名称：无线泛在异构网络资源优化方法
技术领域：
本发明属于移动通信技术领域，具体指的是无线泛在异构网络资源优化方法。
背景技术：
无线泛在网络是不同的网络技术相互融合，以实现任何时间、地点、任何人和物之间通信为目标的网络。异构网络融合实现了各种无线通信网络之间互联互通、数据无缝连接以及对用户的透明化，继而满足用户日益增长的无线需求，为用户带来前所未有的业务体验，近年来引起了广泛关注。然而，由于无线频谱资源的宝贵性，在保证用户QoE的条件下如何分配资源成为了异构网络融合后急需解决的问题。资源优化是指有限带宽的条件下充分利用网络中现有频谱资源，在网络话务量分布不均匀、信道特性因信道衰弱和干扰而起伏变化等情况下，灵活分配和动态调整无线传输部分和网络的可用资源，在充分利用资源情况下各个网络均能最大化其数据传输能力，为无线用户终端提供业务质量保障。无线 异构网络与单一网络相比，网络交互更加频繁，资源利用也更加复杂，这就需要设计有效的规模化无线资源管理机制，能够同时满足服务提供者和消费者需求。目前常用的几种资源优化方法分为以下几类联合无线资源管理、动态频谱分配和博弈论方法。联合资源管理集中研究无线网络接入控制策略。动态频谱分配方式该方法根据不同的接入网在不同时刻对于频谱利用情况的差异性，将空闲频谱按需动态分配。博弈论将多用户决策建模，分析博弈过程中博弈主体行为的相互影响，采取最优网络策略。然而，这些方法均未考虑到信道传输过程中损耗对于无线资源的利用率，有可能导致所分配信道无法满足业务QoS需要。
发明内容
本发明针对上述问题，提出无线泛在异构网络资源优化方法，该方法是基于信道状况变化的无线资源分配博弈论方法，以WLAN和蜂窝网为模型，采用博弈论方法对于异构网络无线资源进行优化分配，同时充分考虑信道变化对于终端吞吐量的影响，根据信道变化情况实时为不同终端分配带宽，以保障不同设备吞吐量公平。为达到以上目的，本发明采用的技术方案如下无线泛在异构网络资源优化方法，所述方法根据信道变化状况，随时为不同终端提供相应带宽，以实现保证网络接入公平性的同时最大化带宽利用率，采用非合作博弈论方法和拉格朗日算子法求解；所述资源优化方法步骤如下步骤A，设定博弈主体、策略空间和效用函数；设定WLAN和蜂窝网络的可分配带宽为博弈主体，分别为xw、Y。；ffLAN和蜂窝网络中的终端设备分为四类，类别标号分别为1，2，3，4 :WLAN中多模终端按照业务分为完成实时性业务和非实时性业务终端，数目分别为N1, N2，类别标号分别为1，2，WLAN向数目为N1, N2的两类移动终端提供带宽资源，WLAN之外蜂窝网中分别完成实时性业务和非实时性业务的终端数目为N3, N4,类别号分别为3，4，蜂窝网向所有四类移动终端提供带宽资源；则WLAN的策略空间为，蜂 窝网络的策略空间为忑二{(〕υ2，>’3，九)唭中，
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X1, X2是WLAN为1，2两类终端所分配的带宽，Y1, y2, y3, y4分别是蜂窝网为所有四类终端所分配的带宽，Bw, Bc分别为WLAN总带宽和蜂窝网总带宽；WLAN负责为类别标号1，2的多模终端分配带宽，为终端分配的带宽和终端吞吐量之间满足香农定理，则每个终端所用带宽获得吞吐量为K = B；； Iog211+^) = Ii;: [log,(I + k,)]其中，iC为WLAN中第i类设备的吞吐量，巧为WLAN为第i类设备分配的带宽，Sw为WLAN中信号强度，Nw为WLAN中噪声强度，kw为WLAN信道增益指数；同理，蜂窝网络为所有四类终端分配带宽，每类终端所用带宽所获得吞吐量为Ryc3 = K loK1 + = 'K [log:(I + K)_
C其中R为蜂窝网中第j类设备的吞吐量B力蜂窝网为第j类设备分配的带宽，S。为蜂窝网中信号强度，Nc为蜂窝网中噪声强度，k。为蜂窝网信道增益指数；设WLAN效用函数为Uw，则CZw = ￡「,..(/)淇中，Uji)为第i类设备的效用函数，i
1=1
=1，2 ;设蜂窝网中网络效用函数为U。，且R = %(./)，l(j)为第j类设备的效用函数，
./=1
j=l, 2,3,4；则WLAN效用函数表示为
Rx^ -4. R v'/f1'/V - + !I、:
Uja'N' ln(c叫丄*/);) +ln( 11 ' ^-a,N, Iii(丄 V)
N'N'N2N2蜂窝网效用函数表示为
/λ'ι -L R)''I χιi Ue=HiNl ln( ^ ·、. *^)-O1N11n(-^-*ht) + a2N2 ln( c *h2)-a2N2 \n(^-*b2)+OiN, In(亡 A) + :. .,' In(亡*62)
^ N3N4其中，^b1为两个常数，代表实时性业务权重指数，a2，b2同样为两个常数，代表非实时性业务权重指数；将业务实现时间分为η个时隙，第k个时隙长度为Atk ;在每个时隙对带宽进行分
配以达到最大化系统效用函数，从而实现整体带宽最优化利用；公式表示为
权利要求
1.无线泛在异构网络资源优化方法，所述方法根据信道变化状况，随时为不同终端提供相应带宽，以实现保证网络接入公平性的同时最大化带宽利用率，采用非合作博弈论方法和拉格朗日算子法求解；所述资源优化方法步骤如下 步骤A，设定博弈主体、策略空间和效用函数； WLAN和蜂窝网络中的终端设备分为四类，类别标号分别为I，2，3，4 :WLAN中多模终端按照业务分为完成实时性业务和非实时性业务终端，数目分别为N1, N2,类别标号分别为1，2，WLAN向数目为N”N2的两类移动终端提供带宽资源，WLAN之外蜂窝网中分别完成实时性业务和非实时性业务的终端数目为N3, N4,类别号分别为3，4，蜂窝网向所有四类移动终端提供带宽资源； 设定WLAN和蜂窝网络的可分配带宽为博弈主体，分别为XW、Y。；WLAN 的策略空间为
全文摘要
本发明提出了无线泛在异构网络资源优化方法，所述方法通过构建异构网络资源优化模型，采用非合作博弈论方法进行信道分配，对于各类终端设备建立效用函数，之后利用拉格朗日算子法将异构网络资源优化公式分解，分别求解各个网络的吞吐量优化方法，最后根据吞吐量与带宽关系得出应分配的带宽数目；所述方法根据信道变化状况，随时为不同终端提供相应带宽，以保证网络接入公平性的同时最大化带宽利用率，在充分考虑信道变化的前提下，最优化不同终端带宽分配，实现了异构网络无线资源最优化利用。
文档编号H04W24/02GK102984736SQ20121054402
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者张晖, 赵远林, 杨龙祥, 朱洪波 申请人:南京邮电大学