一种异构毫微微网络的网络选择方法技术

本发明专利技术实施涉及LTE移动通信中毫微微小区领域，提供了一种家庭基站、宏基站与移动用户之间优化移动性管理的网络选择方法。本方法通过对个人移动用户净效用等参数的比较，综合针对不同网络架构下的能量效用函数来为用户选择合适网络，避免了用户在不同区域下选择网络的不稳定性和高传输开销。考虑到用户需求和层次不同，用分层思想分为“一级用户”和“二级用户”并为其分配权重系数进行优化。考虑到用户时延QoS，采用综合考虑香农容量和异构双层网络两方面的“综合容量”代替传统的“系统容量”。应用本发明专利技术，可有效的优化家庭基站、宏基站与移动用户之间的移动性管理问题，降低传输时延，提升带宽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动通信
，特别的，本专利技术是用于下一代移动通信系统（LTE/LTE-Advanced）中毫微微小区（Femtocell）的一种优化网络选择的方法。
技术介绍
随着近几年通讯技术的迅猛发展，世界进入大数据(BigData)时代。PicoChip调查研究表明，70%移动数据业务发生在室内，欧洲20%~40%、美国40%~50%、中国60%的移动电话通话发生在室内，因此良好的室内覆盖是移动通信技术发展的关键。在现有的移动服务中由于墙壁引起的损耗使室内信号覆盖较差，基站覆盖面小、建设困难等问题，家庭基站(femtocell)应运而生。经研究表明，在目前布设的Femtocell网络中，有80%的用户是商业用户,商业用户注重稳定，快速和便利的无线网络，对于蜂窝网络覆盖的需求更实际，对于网络质量的提升可以支付相应的成本。此外，picoChip市场总监AndyGothard从技术和经济效益角度分析，femtocell可更有效地使LTE网络中数据高速传输且可大幅降低数据传输成本。因此femtocell具有更高的商业价值和市场前景，是目前主流4G网络（LTE）所不可或缺的东西。Femtocell用来满足未来移动数据业务爆炸式的需求具有很强的应用、市场前景。Femtocell,也被称为HomeeNodeB(HeNB)，它在继承了LTE网络下基站eNB的绝大部分优点的同时，还拥有功率小、即插即用、价格便宜等优势。尽管HeNB具有非常广阔的发展前景，但它的引入不可避免地会对现有的无线网络产生影响，例如在提升网络性能的同时带来严重的干扰；并且由于毫微微网络在LTE-Advanced系统中的大量部署以及毫微微基站安装位置的随意性，毫微微基站与宏基站之间的移动性管理问题尤为突出。在网络选择方面，目前存在的方法并不多且存在一些弊端。本项目通过分析毫微微网络的发展现状，以降低切换概率、减少信令开销为目的，将异构双层网络中的移动性切换问题作为研究重点。本网络选择方法，优化了网络选择的延迟和准确性，又降低了核心网的吞吐量和传输成本。
技术实现思路
本专利技术旨在针对现有毫微微网络中网络选择模糊、切换延时高等问题，提出了一种基于用户净效用的网络选择方法，该方法能有效的降低成本和传输时延。为了实现上述目的，解决相应的技术问题，本专利技术提供了一种毫微微小区的网络选择方案：步骤1：初始化能量效用参数及分层用户分配系数和；步骤2：根据家庭基站与宏基站的架构设定综合容量；步骤3：根据所处的网络覆盖情况确定该用户的净效用；步骤4：通过识别反馈的本用户净效用与反馈的该区域中所有用户的平均净效用来确定下一步操作；步骤5：若百分比小于一随机函数时则为该用户选择该区域下的另一个网络，否则不为其更换所处网络；步骤6：遍历所有的用户且不重复，重复步骤3，4，5直至遍历完成，此时确定所有用户的网络选择最优化方式。在步骤1中，能量效率参数由能量效率函数决定。。其中，为传输能量消耗，为根据峰均比、射频等系数确定的参数值；，为静态能量消耗，为每单元输出的动态能量消耗，R为数据传输速率。分层用户分配系数和根据所假设的用户数量以及家庭基站与宏基站的层级和分布所确定。在步骤2中，综合考虑基站数量及层级以及各区域用户数量确定的综合容量。在步骤3中，净效用函数公式，其中为i区域中选择a’网络的用户数。在步骤4中，平均净效用公式为，式中为a区域中当前总用户数量。从以上技术方案可以看出，本专利技术的技术方案中通过随机选取确定范围内的一个用户，根据设定的整个家庭基站与宏基站的架构及所处的网络覆盖情况分析该用户的净效用（引用能量效用参数），将该用户的净效用与此时情况下该区域中所有用户的平均净效用作比较，并判断是否需要为该用户选择该区域下的其他网络，直至确定所有用户的网络选择达到最优化方式。可有效的优化毫微微小区与宏小区之间的移动性管理问题。下面通过附图和具体实施实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的阐述。附图说明为了更加清晰的阐述本专利技术的实施例和现有的技术方案，下面将本专利技术的技术方案说明附图和现有技术描述中用到的说明附图做简单的介绍，显而易见的，在不付出创造性劳动的前提下，本领域普通技术人员可通过本附图获得其他的附图。图1所示为本专利技术实施例中包含家庭基站与宏基站的系统架构图；图2所示为本专利技术实施例中纳什均衡点运算图；图3所示为本专利技术实施例中不同效用函数下两类用户净效用比较图；图4所示为本专利技术实施例中在不同数量用户下的每次连接的带宽分析图；图5所示为本专利技术实施例中在不同数量用户下的每次连接花费图；图6所示为本专利技术实施例中区域下不同用户人数分配情况下达到纳什均衡点的时间延迟图。具体实施方式本专利技术的主要思想是，对用户所处的网络环境进行模拟与模型仿真，在用户选择最佳网络时，通过将该用户的净效用函数值（综合能量效用参数）与区域中所有用户的平均净效用函数值进行比较，判断是否需要为用户切换网络。在对区域中所有用户进行遍历计算后便可为所有用户分配好最适宜的网络。图1所示为同时包括家庭基站与宏基站同频部署的系统架构图，其包含一个宏基站、两个毫微微基站及其用户。图2是本专利技术中出现的纳什均衡点即网络选择平衡点的运算图。上下两图分别是在两个不同家庭基站覆盖的区域内选择宏基站网络的人数比例的变化情况，其横坐标为转化次数。图像展示了在本网络选择方法运用的前提下，通过不断为用户选择合适的网络（即导致转化网络次数的增加）从而达到稳定的平衡点也就是纳什均衡点，此时在有限区域内的用户达到最佳网络选择情况。图3是净效用比较图，对于目前通用的网络选择方法与本专利技术中提出的网络选择方法在不同人数分配情况下净效用的图像。净效用通过前文的公式予以求出。图4、5、6是根据用户所在网络环境下的纳什均衡点对带宽、花费等参数进行详细的比较分析。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构毫微微网络的网络选择方法,其特征在于包括以下步骤：步骤1：初始化能量效用参数及分层用户分配系数和；步骤2：根据家庭基站与宏基站的架构设定综合容量；步骤3：根据所处的网络覆盖情况确定该用户的净效用；步骤4：通过识别反馈的本用户净效用与反馈的该区域中所有用户的平均净效用来确定下一步操作；步骤5：若百分比小于一随机函数时则为该用户选择该区域下的另一个网络，否则不为其更换所处网络；步骤6：遍历所有的用户且不重复，重复步骤3，4，5直至遍历完成，此时确定所有用户的网络选择最优化方式。

【技术特征摘要】
1.一种异构毫微微网络的网络选择方法,其特征在于包括以下步骤：步骤1：初始化能量效用参数及分层用户分配系数和；步骤2：根据家庭基站与宏基站的架构设定综合容量；步骤3：根据所处的网络覆盖情况确定该用户的净效用；步骤4：通过识别反馈的本用户净效用与反馈的该区域中所有用户的平均净效用来确定下一步操作；步骤5：若百分比小于一随机函数时则为该用户选择该区域下的另一个网络，否则不为其更换所处网络；步骤6：遍历所有的用户且不重复，重复步骤3，4，5直至遍历完成，此时确定所有用户的网络选择最优化方式。2.根据权利要求1所述的异构毫微微网络的网络选择方法，其特征在于：所述步骤1中，能量效率参数由能量效率函数决定：，其中，为传输能量消耗，为根据峰均比、射频等系数确定的参数值；，为静态能量消耗，为每...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海君，刘卉，邬劼，王仲建，郭翊麟，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11