基于用户优先级的网络接入选择方法和带宽分配方法与流程

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种基于用户优先级的网络接入选择方法和带宽分配方法。

背景技术：

异构网是指两个或以上的无线通信系统采用不同的接入技术，或者是采用相同的无线接入技术但属于不同的无线运营商，利用现有的无线通信系统，通过系统之间的融合，使多系统之间取长补短来满足未来移动通信业务需求。而为了实现这一目标，就需要有一种优秀的无线资源管理方案。

目前对用户终端网络接入选择和带宽分配算法一般都仅从用户角度出发，为用户提供尽可能多的资源，满足用户qos(qualityofservice，服务质量)需求。然而在实际应用中，不同的用户服务类型对带宽的需求不同，因而在某些情况下用户并没有充分利用所分配带宽，也无法均衡使用异构网中的所有网络资源，导致网络资源利用率较低。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种基于用户优先级的网络接入选择方法和带宽分配方法，在保证终端带宽需求的基础上，能够均衡网络负载，并提高网络资源的利用率，接入更多终端。

本发明提出一种基于用户优先级的网络接入选择方法，包括以下步骤：

步骤a1，根据当前终端所处位置，查找当前终端的可选网络；

步骤a2，判断所述当前终端的可选网络中是否存在负载未满的网络，若存在，则转至步骤a3；否则，转至步骤a4；

步骤a3，选择负载最轻的网络接入当前终端；

步骤a4，针对各可选网络，计算若当前终端接入该网络后，该网络中带宽重新分配后的结果；

带宽重新分配的方法为：

按各终端优先级从低到高的顺序，依次降低部分在先接入终端的带宽，为当前终端分配带宽；

步骤a5，根据步骤a4计算出的各可选网络的所述带宽重新分配后的结果，选择给各优先级的单个终端分配带宽最大的网络，接入当前终端。

优选地，步骤a4中带宽重新分配后，同为优先级i的各终端在同一网络j内具有相同的带宽bi,j，且bi,j∈[bi^th,bi^opt]；其中，j表示所述当前终端的可选网络的序号，表示优先级为i的各终端对应的预设最小带宽，表示优先级为i的各终端对应的预设最优带宽。

优选地，步骤a5具体为：

步骤a51，根据步骤a4计算出的各可选网络的带宽重新分配结果列出矩阵：

其中，bi,j表示优先级为i的单个终端在可选网络j中分配到的带宽；i＝1,2,3,...,p；i＝1表示最高优先级，i＝p表示最低优先级；j表示可选网络的序号，j＝1,2,3,...,k，k表示所述当前终端的可选网络总数量；若可选网络j中，不存在优先级为i的终端，则默认bi,j＝bi^opt；

步骤a52，i＝1；

步骤a53，计算集合{bi,1,bi,2,...,bi,k}中的最大带宽值；

步骤a54，将所述最大带宽值与集合{bi,1,bi,2,...,bi,k}中所有元素逐一比较，将数值小于所述最大带宽值的元素所对应的网络从所述当前终端的可选网络中排除，保留数值等于所述最大带宽值的元素所对应的可选网络，并将被排除网络在矩阵b中所对应的元素全部置为0；

步骤a55，若保留的可选网络数量为1，则将当前终端接入该保留的可选网络；否则转至步骤a56；

步骤a56，i＝i+1；若i≤p，则转至步骤a53；否则，转至步骤a57；

步骤a57；在保留的可选网络中任选1个网络，将当前终端接入。

优选地，步骤a4中，所述按终端优先级从低到高的顺序，依次降低部分在先接入终端的带宽，为当前终端分配带宽，具体为：

步骤b1，按照优先级从低到高的顺序，将优先级低于当前终端优先级a的各在先接入终端的带宽降低，直到剩余带宽tj＝ba,j，将剩余带宽tj分配给当前终端；其中，j表示所述当前终端的可选网络的序号，ba,j表示可选网络j中优先级为a的各在先接入终端的带宽；若可选网络j中，不存在优先级为a的在先接入终端，则默认ba,j＝ba^opt；

步骤b2，若优先级低于a的各在先接入终端的带宽均已降到了等于对应优先级的预设最小带宽，剩余带宽tj仍然小于ba,j，且

则调整优先级为a的各在先接入终端的带宽为：

且给当前终端分配相同的带宽ba,j；其中，na,j表示可选网络j中优先级为a的在先接入终端的数量；

步骤b3，若优先级低于a的各在先接入终端的带宽均已降到了等于对应优先级的预设最小带宽，且

则按照优先级从低到高的顺序，依次降低优先级高于a的各在先接入终端的带宽，直到

调整优先级为a的各在先接入终端的带宽为ba^th，给当前终端分配相同的带宽

优选地，步骤b1具体为：

步骤b11，i＝p；其中，p为最低优先级；

步骤b12，若则转至步骤b13；否则，转至步骤b14；

步骤b13，将优先级为i的各在先接入终端的带宽均降低为：

剩余带宽tj＝ba,j，将剩余带宽分配给当前终端；

步骤b14，将优先级为i的各在先接入终端的带宽均降低为bi^th，剩余带宽tj＝tj+bi,jni,j-bi^thni,j；

步骤b15，i＝i-1；若i＜a，则转至步骤b12；

其中，j表示所述当前终端的可选网络的序号，bi,j表示可选网络j中优先级为i的各在先接入终端的带宽；ni,j表示优先级为i的各在先接入终端的数量；bi^th表示优先级为i的各终端的预设最小带宽；ba,j表示与当前终端具有相同优先级a的各在先接入终端的带宽；若可选网络j中，不存在优先级为a的在先接入终端，则默认ba,j＝ba^opt。

优选地，步骤b3具体为：

步骤b31，i＝a-1；

步骤b32，若

则转至步骤b33；否则，转至步骤b34；

步骤b33，将优先级为i的各在先接入终端的带宽均降低为：

同时调整优先级为a的各在先接入终端的带宽均为ba^th，将剩余带宽分配给当前终端；

步骤b34，将优先级为i的各在先接入终端的带宽均降低为剩余带宽tj＝tj+bi,jni,j-bi^thni,j；

步骤b35，i＝i-1；若i≤1，则转至步骤b32。

优选地，若所有在先接入终端的带宽均已降低到了等于对应优先级的预设最小带宽，且

则将序号为j的网络从所述当前终端的可选网络中排除。

优选地，步骤a2中所述负载未满的网络，为剩余带宽tj＞0的网络；其中，j表示所述当前终端的可选网络的序号，j＝1,2,3,...,k，k表示所述当前终端的可选网络总数量。

优选地，步骤a3中所述负载最轻的网络为：

其中，j表示所述当前终端的可选网络的序号，j＝1,2,3,...,k；k表示所述当前终端的可选网络总数量；tj^total表示可选网络j的总带宽；tj表示可选网络j的剩余带宽。

本发明同时提出一种基于用户优先级的带宽分配方法，基于上面所述的网络接入选择方法，具体包括以下步骤：

步骤c1，判断当前终端所接入网络的剩余带宽是否足以给当前终端分配对应优先级的预设最优带宽，若是，则转至步骤c2；否则，转至步骤c3；

步骤c2，为当前终端分配对应优先级的预设最优带宽；

步骤c3，按各终端优先级从低到高的顺序，依次降低部分在先接入终端的带宽，为当前终端分配带宽。

优选地，步骤c3中当选定的接入网络在所述当前终端的可选网络中的序号为时，采用步骤b1至步骤b3所述的方法进行带宽分配。

本发明根据当前终端的优先级和各可选网络的负载情况，确定当前终端接入哪个网络，分配多少带宽。本发明的网络接入选择方法，优先将终端接入到负载最轻的网络，若所有可选网络均为满载，则选择接入到能够提供给终端更多资源的网络。本发明的带宽分配方法，根据各终端优先级，在大于等于预设最小带宽和小于等于预设最优带宽的范围内，动态调整各终端的带宽；当网络资源充足时，给当前终端分配对应优先级的预设最优带宽；当网络已满载时，则按优先级从低到高的顺序，降低部分在先接入终端的带宽，从而给当前终端分配所需范围的带宽。与传统方法相比，本发明在保证终端带宽需求的基础上能够均衡网络负载，并提高网络资源的利用率，接入更多终端。

附图说明

图1为本实施例中网络接入选择方法流程示意图；

图2为本实施例中的异构网络分布示意图；

图3为本实施例中将优先级低于当前终端的在先接入终端的带宽降低的流程示意图；

图4为本实施例中将优先级高于当前终端的在先接入终端的带宽降低的流程示意图；

图5为本实施例中根据各可选网络的带宽重新分配后的结果，为当前终端选择接入网络的流程示意图；

图6为本实施例中带宽分配方法流程示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明提出一种基于用户优先级的网络接入选择和带宽分配方法，主要应用于异构网下用户终端的网络选择和带宽分配。这里所说的用户优先级，是事先根据用户所请求的服务类型划分出来的，因此也作为对应用户终端的优先级，预先设定每个优先级对应的最小带宽和最优带宽，以便为接入网络中的用户终端提供高质量的带宽服务。在选择接入网络时就按照本发明的带宽分配方法，针对各个可选网络进行计算，算出当前终端若接入该网络，该网络中带宽重新分配的结果；然后，比较各个可选网络的带宽重新分配结果，选择出给各优先级单个终端分配资源最多的网络。

如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤a1，根据当前终端所处位置，查找当前终端的可选网络；

步骤a2，判断所述当前终端的可选网络中是否存在负载未满的网络，若存在，则转至步骤a3；否则，转至步骤a4；

步骤a3，选择负载最轻的网络接入当前终端；

步骤a4，针对各可选网络，计算若当前终端接入该网络后，该网络中带宽重新分配后的结果；

带宽重新分配的方法为：

按各终端优先级从低到高的顺序，依次降低部分在先接入终端的带宽，为当前终端分配带宽；所述在先接入终端，指在当前终端接入该网络之前，已接入该网络并已分配带宽的终端；

步骤a5，根据步骤a4计算出的各可选网络的所述带宽重新分配后的结果，选择给各优先级的单个终端分配带宽最大的网络，接入当前终端。

本实施例中，如图2所示，椭圆1、2、3分别代表网络bs1、bs2和bs3的覆盖范围，u1、u2、u3代表在先接入终端分属的三种用户服务类型(例如，视频通话、语音通话、网页浏览)；针对服务类型u1，设定其对应终端的优先级i＝1；同理，针对服务类型u2、u3，分别设定其对应终端的优先级为i＝2、i＝3；带斜线的方框表示正在请求接入网络的当前终端所处的地理位置，这个位置刚好能被bs1、bs2和bs3这三个网络都覆盖到，因此当前终端的可选网络就有3个。

步骤a2所说的负载未满的网络，即为剩余带宽tj＞0的网络；其中，j表示所述当前终端的可选网络的序号，j＝1,2,3,...,k，k表示所述当前终端的可选网络总数量。本实施例中，k＝3。

本实施例中，步骤a3所述负载最轻的网络，如公式(1)所示：

其中，t1^total、和分别表示可选网络bs1、bs2和bs3的总带宽；t1、t2、t3分别表示可选网络bs1、bs2和bs3的剩余带宽。

如果bs1、bs2和bs3这三个网络中存在一个或一个以上负载未满的网络，那么我们选择其中负载最轻的网络接入当前终端就可以了。否则，就要按照步骤a4计算一下，若分别将当前终端接入bs1、bs2和bs3，这三个网络给各优先级终端分配带宽的情况；然后选出分配结果最为理想的网络。

本实施例中，步骤a4中带宽重新分配后，同为优先级i的各终端在同一网络j内具有相同的带宽bi,j，且bi,j∈[bi^th,bi^opt]；其中，j表示所述当前终端的可选网络的序号，表示优先级为i的各终端对应的预设最小带宽，表示优先级为i的各终端对应的预设最优带宽。对于优先级为i的终端来说，和在不同网络中的取值是相同的。

本实施例中，步骤a4中所述带宽重新分配的方法为：

步骤b1，按照优先级从低到高的顺序，将优先级低于当前终端优先级a的各在先接入终端的带宽降低，直到剩余带宽tj＝ba,j，将剩余带宽tj分配给当前终端；其中，j表示所述当前终端的可选网络的序号，ba,j表示可选网络j中优先级为a的各在先接入终端的带宽；若可选网络j中，不存在优先级为a的在先接入终端，则默认ba,j＝ba^opt；ba^opt表示优先级为a的各终端对应的预设最优带宽；

步骤b2，若优先级低于a的各在先接入终端的带宽均已降到了等于对应优先级的预设最小带宽，剩余带宽tj仍然小于ba,j，且剩余带宽tj加上优先级为a的所有在先接入终端的带宽总和(tj+ba,jna,j)足以给包括当前终端在内的优先级为a的各终端均分配不小于ba^th的带宽，如公式(2)所示：

则调整优先级为a的各在先接入终端的带宽，如公式(3)所示：

且给当前终端分配相同的带宽ba,j；其中，na,j表示可选网络j中优先级为a的在先接入终端的数量；ba^th表示优先级为a的各终端对应的预设最小带宽；

步骤b3，若优先级低于a的各在先接入终端的带宽均已降到了等于对应优先级的预设最小带宽，但是剩余带宽tj加上优先级为a的所有在先接入终端的带宽总和(tj+ba,jna,j)仍不足以给包括当前终端在内的优先级为a的各终端均分配不小于ba^th的带宽，如公式(4)所示：

则按照优先级从低到高的顺序，依次降低优先级高于a的各在先接入终端的带宽，直到剩余带宽tj加上优先级为a的所有在先接入终端的带宽总和(tj+ba,jna,j)能够给包括当前终端在内的优先级为a的各终端均分配等于ba^th的带宽，如公式(5)所示：

调整优先级为a的各在先接入终端的带宽为ba^th，给当前终端分配相同的带宽

本实施例中，如图3所示，步骤b1具体为：

步骤b11，i＝p；其中，p为最低优先级；

步骤b12，若则转至步骤b13；否则，转至步骤b14；

步骤b13，将优先级为i的各在先接入终端的带宽均降低，如公式(6)所示：

剩余带宽tj＝ba,j，将剩余带宽分配给当前终端；

步骤b14，将优先级为i的各在先接入终端的带宽均降低为bi^th，剩余带宽tj＝tj+bi,jni,j-bi^thni,j；

步骤b15，i＝i-1；若i＜a，则转至步骤b12。

其中，j表示所述当前终端的可选网络的序号，bi,j表示可选网络j中优先级为i的各在先接入终端的带宽；ni,j表示优先级为i的各在先接入终端的数量；bi^th表示优先级为i的各终端的预设最小带宽；ba,j表示与当前终端具有相同优先级a的各在先接入终端的带宽；若可选网络j中，不存在优先级为a的在先接入终端，则默认ba,j＝ba^opt；ba^opt表示优先级为a的各终端对应的预设最优带宽。

本实施例中，如图4所示，步骤b3具体为：

步骤b31，i＝a-1；

步骤b32，判断将优先级为i的各在先接入终端的带宽均降为预设的最小带宽后，是否满足给包括当前终端在内的优先级为a的各终端均分配不小于ba^th的带宽，如公式(7)所示：

若满足，则转至步骤b33；否则，转至步骤b34；

步骤b33，将优先级为i的各在先接入终端的带宽均降低，如公式(8)所示：

同时调整优先级为a的各在先接入终端的带宽均为ba^th，剩余带宽分配给当前终端；

步骤b34，将优先级为i的各在先接入终端的带宽均降低为剩余带宽tj＝tj+bi,jni,j-bi^thni,j；

步骤b35，i＝i-1；若i≤1，则转至步骤b32。

本实施例中，若所有在先接入终端的带宽均已降低到了等于对应优先级的预设最小带宽，但是仍不能满足给包括当前终端在内的优先级为a的各终端均分配不小于ba^th的带宽，如公式(9)所示：

则将序号为j的网络从所述当前终端的可选网络中排除。

例如，图2中各终端最高优先级为1，最低优先级为3，在步骤a4中计算当前终端(优先级a＝2)接入bs1时，网络bs1中带宽重新分配的方法如下面(1)-(3)所述：

(1)、按照步骤b11至步骤b15的方法，若就降低优先级为3的各在先接入终端的带宽，如公式(10)所示：

这时剩余带宽t1＝b2,1，将剩余带宽t1分配给当前终端；否则将优先级为3的各在先接入终端的带宽降到对应的预设最小带宽剩余带宽t1＝t1+b3,1n3,1-b^th3n3；

(2)、若优先级为3的各在先接入终端的带宽已降低到仍然不能给当前终端分配带宽b2,1；则按照步骤b2的方法，计算与当前终端优先级相同的所有在先接入终端带宽与剩余带宽的总和：t1+b2,1n2,1，若将这个值平均分配给包括当前终端在内的优先级为2的各终端，能够满足优先级为2的各终端都得到不小于的带宽，如公式(11)所示：

则调整优先级为2的各在先接入终端的带宽为：

且给当前终端分配相同的带宽b2,1；

(3)、若优先级为3的各在先接入终端的带宽已降低到仍然不能满足给包括当前终端在内的优先级为2的各终端都分配不小于的带宽，如公式(13)所示：

则按照步骤b31至步骤b35的方法，判断如果把优先级为1的各在先接入终端带宽降低到预设的最小带宽值时，能否满足给包括当前终端在内的优先级为2的各终端分配预设的最小带宽值如公式(14)所示：

若满足，则将优先级为1的各在先接入终端的带宽均降低，如公式(15)所示：

同时调整优先级为2的n2,1个在先接入终端的带宽均为b2^th，将剩余带宽分配给当前终端；

(4)、若所有在先接入终端的带宽均已降低到了等于对应优先级的预设最小带宽，仍不能满足给包括当前终端在内的优先级为2的各终端分配预设的最小带宽值则将序号为j的网络从所述当前终端的可选网络中排除。

本实施例中，如图5所示，步骤a5具体为：

步骤a51，根据步骤a4计算出的各可选网络的带宽重新分配结果列出矩阵，如公式(16)所示：

其中，bi,j表示优先级为i的单个终端在可选网络j中分配到的带宽；i＝1,2,3,...,p；i＝1表示最高优先级，i＝p表示最低优先级；j表示可选网络的序号，j＝1,2,3,...,k，k表示所述当前终端的可选网络总数量；若可选网络j中，不存在优先级为i的终端，则默认bi,j＝bi^opt；

步骤a52，i＝1；

步骤a53，计算集合{bi,1,bi,2,...,bi,k}中的最大带宽值；

步骤a54，将所述最大带宽值与集合{bi,1,bi,2,...,bi,k}中所有元素逐一比较，将数值小于所述最大带宽值的元素所对应的网络从所述当前终端的可选网络中排除，保留数值等于所述最大带宽值的元素所对应的可选网络，并将被排除网络在矩阵b中所对应的元素全部置为0；

步骤a55，若保留的可选网络数量为1，则将当前终端接入该保留的可选网络；否则转至步骤a56；

步骤a56，i＝i+1；若i≤p，则转至步骤a53；否则，转至步骤a57；

步骤a57；在保留的可选网络中任选1个网络，将当前终端接入。

下面举例说明，如何根据带宽重新分配结果选择网络接入当前终端：

例如，图2中当前终端优先级为2，根据步骤a4的计算方法，得到各可选网络重新分配带宽后的结果，列出矩阵如公式(17)所示：

先比较这三个网络中，优先级为1的单个终端在哪个网络中分配到的带宽值最大，即求出：集合{b1,1,b1,2,b1,3}中的最大值；如果有一个以上的网络，如果bs1、bs2给优先级为1的单个终端分配的带宽值相等而且最大(即b1,1＝b1,2且b1,1＞b1,3)，那就将bs3从当前终端的可选网络中排除，同时设置矩阵中bs3对应的元素为0，如公式(18)所示：

接下来比较bs1、bs2这两个网络中，优先级为2的单个终端在哪个网络中分配到的带宽值最大，即求出：集合{b2,1,b2,2,0}中的最大值；若bs2给优先级为2的单个终端分配到的带宽值最大(即b2,2＞b2,1)，那就将bs1从当前终端的可选网络中排除，保留下来的网络只剩了bs2，将当前终端接入网络bs2；如果bs1、bs2给优先级为2的单个终端分配的带宽值相等(即b2,2＝b2,1)，那就继续比较bs1、bs2这两个网络中，优先级为3的单个终端在哪个网络中分配到的带宽值最大，即求出：集合{b3,1,b3,2,0}中的最大值；如果优先级为3的单个终端在两个网络中分配到的带宽仍然相等(即b3,2＝b3,1)，那就在bs1、bs2这两个网络中任选一个网络接入当前终端。

本发明同时提出一种基于用户优先级的带宽分配方法，基于上面所述的网络接入选择方法，判断当前终端所接入网络(假设序号为j)的剩余带宽tj(还未给当前终端分配带宽时)是否足以给当前终端分配对应优先级的预设最优带宽若是，则为当前终端分配对应优先级的预设最优带宽否则采用步骤b1至步骤b3所述的方法进行带宽分配。

如图6所示，具体包括以下步骤：

步骤c1，判断当前终端所接入网络的剩余带宽是否足以给当前终端分配对应优先级的预设最优带宽，若是，则转至步骤c2；否则，转至步骤c3；

步骤c2，为当前终端分配对应优先级的预设最优带宽；

步骤c3，按各终端优先级从低到高的顺序，依次降低部分在先接入终端的带宽，为当前终端分配带宽。

本实施例中，步骤c3中当选定的接入网络在所述当前终端的可选网络中的序号为j时，采用步骤b1至步骤b3所述的方法进行带宽分配。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。