基于RAN切片的异构无线网络切换方法与流程

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信技术领域中的一种基于无线接入网ran(radioaccessnetwork)切片的异构无线网络切换方法。本发明可用于无线通信系统中以保证最优目标无线网络调度无线接入网ran切片，用户享受定制化服务和定制化服务连续性的异构网络切换。

背景技术

异构无线网络是指相互重叠的不同类型的无线接入系统智能地结合在一起，多种不同类型的网络共同为用户提供随时随地的无线接入。异构网络切换是指将网络状态与结构到另一种网络状态与结构的变换，是一种网络状态的切换过程，可以更好的满足为用户提供服务的需求。

国家电网公司在其申请的专利文献“一种异构无线网络间垂直切换判决控制方法和系统”(申请日：2013年8月9日，申请号：2013103474024，申请公开号：cn103533577a)中公开了一种异构无线网络间垂直切换判决控制方法。该方法的具体步骤为：第一步，用户与当前网络的连接不满足所述用户的业务要求时，用户向扫描列表中满足用户的业务要求的所有异构网络的基站发出切换请求。第二步，所有收到切换请求的基站均通过各自的无线传感器将切换请求传送到垂直切换控制器。第三步，无线传感器实时采集并存储各个基站的信道资源分配使用情况信息，垂直切换控制器根据移动用户端发出切换请求的各个待选基站的历史信道资源分配使用情况，计算各个待选基站的阻塞概率，将移动用户端无缝切换连接至阻塞概率最小的基站。该方法存在的不足之处有三点：第一，垂直切换判决过程决定在适当的时候触发网络的选择。有关预定信息用户应用需求、用户端性能等，都依赖于复杂的计算复杂性内容和参数信令开销。增加垂直切换判决系统复杂度，信道资源开销大。第二，移动用户端在进行切换连接时，要求做到异构网络之间的无缝切换连接，对系统性能要求极高，不易实现，从而出现服务的不连续性，也不能为用户提供定制化服务，降低用户服务质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提出了一种基于无线接入网ran切片的异构无线网络切换方法，该异构无线网络切换方法将传统异构网络间的切换细化为切换前的无线网络中ran切片到最优目标无线网络中ran切片的切换，以保证用户享受定制化服务和服务的连续性，分别提高用户服务质量和网络的可靠性。

实现上述目的的思路是，中心控制器根据用户需求构建无线接入网ran切片，最优目标无线网络对用户需求的无线接入网ran切片进行调度。调度过程中，切换前的无线接入网ran切片不能满足用户需求时，中心控制器构建一个能满足用户需求的无线接入网ran切片，而后，用户从切换前的无线网络切换到最优目标无线网络，最优目标无线网络根据用户需求对无线接入网ran切片进行调度；当最优目标无线网络的无线接入网ran切片能满足用户需求时，用户直接从切换前的无线网络切换到最优目标无线网络，最优目标无线网络根据用户需求对无线接入网ran切片进行调度。

本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)选取最优目标无线网络：

(1a)利用周期性信息交互方法，中心控制器与本地控制器进行信息交互，用信息交互后的用户需求、异构无线网络中每个网络的可用资源与状态信息实时更新交互前的用户需求、异构无线网络中每个网络的可用资源与状态信息；

(1b)使用中心控制器中的基于多属性判决的网络选择接入算法，将交互后的用户需求与异构无线网络中每个网络的可用资源与状态信息，作为基于多属性判决的网络选择接入算法的输入参数，在异构无线网络中选取出满足用户需求的最优目标无线网络；

中心控制器判断最优目标无线网络中是否存在用户需求的无线接入网ran切片，若是，则执行步骤(6)，否则，执行步骤(3)；

(3)发送构建无线接入网ran切片的请求：

中心控制器将构建用户需求的无线接入网ran切片的请求，发送给最优目标无线网络的本地控制器；

(4)构建用户需求的无线接入网ran切片：

(4a)最优目标无线网络的本地控制器接收到构建用户需求的无线接入网ran切片的请求后，根据请求中所包含的无线、计算、存储资源参数，构建用户需求的无线接入网ran切片；

(4b)最优目标无线网络的本地控制器，将构建好的用户需求的无线接入网ran切片的信息反馈给中心控制器；

(5)发送切换请求：

中心控制器将接收到的用户需求的无线接入网ran切片的反馈信息后，将切换请求分别发送给异构无线网络中的切换前的无线网络与最优目标无线网络；

(6)释放无线网络与用户的连接：

异构无线网络中的切换前的无线网络收到切换请求后，释放与用户的连接，将切换完成信息反馈给中心控制器。

(7)建立最优目标无线网络与用户的连接：

最优目标无线网络收到切换请求后，建立与用户的连接，将切换完成的信息反馈给中心控制器。

(8)调度用户需求的无线接入网ran切片：

(8a)中心控制器收到切换前的无线网络的反馈信息和最优目标无线网络的反馈信息后，中心控制器将调度用户需求的无线接入网ran切片的信息发送给最优目标无线网络；

(8b)最优目标无线网络接收到调度信息后，对用户需求的无线接入网ran切片进行调度，为用户提供服务。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，本发明采用中心控制器根据用户需求构建无线接入网ran切片，最优目标无线网络对用户需求的无线接入网ran切片进行调度的方法，克服了现有技术切换过程中忽略用户定制化服务的问题，使得本发明极大地保证切换过程中用户业务的服务质量，提高了用户定制化服务体验。

第二，本发明采用中心控制器根据用户需求构建无线接入网ran切片，最优目标无线网络对用户需求的无线接入网ran切片进行调度的方法，克服了现有技术切换过程中定制化服务中断的问题，使得本发明极大地保证切换过程中定制化服务的连续性，提升了网络的可靠性。

附图说明：

图1为本发明的流程图；

图2为本发明在进行异构无线网络切换的场景图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

参照图1，对本发明的实现步骤做进一步的描述。

步骤1，选取最优目标无线网络。

利用周期性信息交互方法，中心控制器分别与长期演进lte控制器和无线局域网wlan控制器进行信息交互，用信息交互后的用户需求、异构无线网络中每个网络的可用资源与状态信息实时更新交互前的用户需求、异构无线网络中每个网络的可用资源与状态信息。

所述的周期性信息交互方法的具体步骤如下：

第1步，长期演进lte控制器和无线局域网wlan控制器在将同步序列编号包发送给中心控制器后，长期演进lte控制器和无线局域网wlan控制器分别经过状态迁移，由监听状态存储为发送状态；

第2步，比较中心控制器的同步序列编号包与其接收到的同步序列编号包的包头的同步信号是否一致，若是，则执行第四步，否则，执行第三步；

第3步，中心控制器将其接收到同步序列编号包的反馈信息分别发送给长期演进lte控制器和无线局域网wlan控制器，向长期演进lte控制器和无线局域网wlan控制器申请重新发送同步序列编号包；

第4步，中心控制器同时将一个同步序列编号包和其接收到同步序列编号包的反馈信息发送分别给长期演进lte控制器和无线局域网wlan控制器后，中心控制器经过状态迁移，由监听状态存储为接收状态；

第5步，长期演进lte控制器和无线局域网wlan控制器都接收到中心控制器同时发来的同步序列编号包和中心控制器反馈信息后，长期演进lte控制器和无线局域网wlan控制器均将其接收到中心控制器的反馈信息，发送给中心控制器；

第6步，中心控制器将其接收到长期演进lte控制器和无线局域网wlan控制器发来的反馈信息，分别发送给长期演进lte控制器和无线局域网wlan控制器后，建立中心控制器和长期演进lte控制器与中心控制器与无线局域网wlan控制器两两控制器之间数据传输的连接，实现两个控制器之间进行数据传输时的信息交互。

使用中心控制器中的基于多属性判决的网络选择接入算法，将交互后的用户需求与异构无线网络中每个网络的可用资源与状态信息，作为基于多属性判决的网络选择接入算法的输入参数，在异构无线网络中选取出满足用户需求的最优目标无线网络。

所述的基于多属性判决的网络选择接入算法的具体步骤如下：

第1步，中心控制器选取异构无线网络中每个无线网络的接收信号强度、可用带宽、误码率的异构无线网络状态属性，利用层次分析法，确定所选每个无线网络状态属性的权重值；

第2步，按照下述用户满意度公式，计算异构无线网络中每个无线网络对于用户的满意度；

其中，un表示异构无线网络中第n个无线网络对于用户的满意度，t表示异构无线网络状态属性的总数，∑表示求和操作，t表示异构无线网络状态属性的序号，ωt表示异构无线网络中第t个无线网络状态属性的权重值，dnt表示异构无线网络中第n个无线网络的第t个网络状态属性的参数值，表示选取任意元素的符号，n表示异构无线网络中无线网络的序号，∈表示属于符号，n表示异构无线网络中无线网络的总数。

第3步，选取异构无线网络中使用户满意度最高的一个无线网络，作为满足用户需求的最优目标无线网络。

步骤2，中心控制器判断最优目标无线网络中是否存在用户需求的无线接入网ran切片，若是，则执行步骤6，否则，执行步骤3。

所述的用户需求的无线接入网ran切片是指，在无线、计算、存储资源三方面均能满足用户速率及服务质量需求的无线接入网ran切片。

步骤3，发送构建无线接入网ran切片的请求。

中心控制器将构建用户需求的无线接入网ran切片的请求，发送给最优目标无线网络的本地控制器。

步骤4，构建用户需求的无线接入网ran切片。

最优目标无线网络的本地控制器接收到虚拟接入点ap转发的构建用户需求的无线接入网ran切片的请求后，根据请求中所包含的无线、计算、存储资源参数，构建用户需求的无线接入网ran切片。

最优目标无线网络的无线局域网wlan控制器，将构建好的用户需求的无线接入网ran切片的信息反馈给中心控制器。

步骤5，发送切换请求。

中心控制器将接收到的用户需求的无线接入网ran切片的反馈信息后，将切换请求分别发送给异构无线网络中的切换前的无线网络与最优目标无线网络。

步骤6，释放无线网络与用户的连接。

异构无线网络中的切换前的无线网络收到切换请求后，通过虚拟接入点ap给用户转发释放连接信息，释放切换前的无线网络与用户的连接，将切换完成信息反馈给中心控制器。

步骤7，建立最优目标无线网络与用户的连接。

最优目标无线网络收到切换请求后，通过虚拟接入点ap给用户转发建立连接信息，建立最优目标无线网络与用户的连接，将切换完成的信息反馈给中心控制器。

下面结合图2，对本发明步骤5、步骤6、步骤7的发送切换请求，释放无线网络与用户的连接建立最优目标无线网络与用户的连接过程做进一步的描述。

中心控制器将接收到的用户需求的无线接入网ran切片的反馈信息后，将切换请求分别发送给异构无线网络中的切换前的无线网络与最优目标无线网络，异构无线网络中的切换前的无线网络收到切换请求后，释放与用户的连接，将切换完成信息反馈给中心控制器，最优目标无线网络收到切换请求后，建立与用户的连接，将切换完成的信息反馈给中心控制器。

异构无线网络切换场景图包括中心控制器、长期演进lte控制器、无线局域网wlan控制器、基站、虚拟接入点ap、用户和云状图形、长期演进lte控制器下的实线圈、基站下的虚线圈、虚拟接入点ap下的虚线圈、用户与用户之间的箭头、经过长期演进lte控制器、基站和用户的加粗虚线和经过无线局域网wlan控制器、虚拟接入点ap和用户的加粗实线，其中：

中心控制器，判断用户需求无线接入网ran切片的存在性，构建用户需求的无线接入网ran切片，通过对长期演进lte控制器和无线局域网wlan控制器分别下发用户的释放连接请求和用户的建立连接请求，使用户从切换前的无线网络切换到最优目标无线网络，最优无线网络对所构建的用户需求的无线接入网ran切片进行调度。

长期演进lte控制器，控制基站向用户转发数据，以及向中心控制器发送信息反馈。

基站，负责将接入切换前的无线网络的用户需求信息发送给长期演进lte控制器，将长期演进lte控制器要释放与用户的连接反馈信息发送给用户。

无线局域网wlan控制器，根据用户业务请求中所包含的无线、计算、存储资源参数要求，调度可以满足用户需求的无线接入网ran切片，为用户提供定制化服务。

虚拟接入点ap，负责将接入最优目标无线网络的用户需求的信息发送给无线局域网wlan控制器，将无线局域网wlan控制器要建立与用户的连接反馈信息发送给用户。

用户，是向异构无线网络申请业务服务请求的用户。

云状图形，表示异构无线网络。

长期演进lte控制器下的实线圈，是切换前的无线网络和目标无线网络范围的集合。

基站下的虚线圈，是切换前的无线网络集合。

虚拟接入点ap下的虚线圈，是最优目标无线网络。

用户与用户之间的箭头，表示用户从接入切换前的无线网络切换到接入最优目标无线网络。

经过长期演进lte控制器、基站和用户的加粗虚线，表示用户通过基站的数据转发，在切换前的无线网络接入长期演进lte的无线接入网ran切片。

经过无线局域网wlan控制器、虚拟接入点ap和用户的加粗实线，表示用户通过虚拟接入点ap的数据转发，在最优目标无线网络接入无线局域网wlan的无线接入网ran切片。

基于无线接入网ran切片的异构无线网络，包括至少一个切换前的无线网络和至少一个目标无线网络。其中，切换前的无线网络软和目标无线网络可对应为各种无线制式的网络，本实例以目前最为常用的长期演进lte与无线局域网wlan网络，分别作为切换前的无线网络和最优目标无线网络，简称为长期演进lte网络软基站与无线局域网wlan网络软虚拟接入点ap，用于说明用户由长期演进lte网络至无线局域网wlan网络的切换过程。

步骤8，调度用户需求的无线接入网ran切片。

中心控制器收到切换前的无线网络的反馈信息和最优目标无线网络的反馈信息后，中心控制器将调度用户需求的无线接入网ran切片的信息发送给最优目标无线网络。

最优目标无线网络接收到调度信息后，对用户需求的无线接入网ran切片进行调度，通过虚拟接入点ap转发数据给用户，为用户提供服务。