一种分布式无线回程路由算法制造技术

本发明专利技术公开了一种分布式无线回程路由算法，属于无线移动通信领域；具体是一种基于分数和位置感知的分布式无线回程路由算法，首先服务于用户的回程节点广播回程请求信号，符合要求的节点AP根据得分机制中的效应函数计算出自身得分同时对网络的带宽资源进行规划，并上报回应信号给回程节点，回程节点选出分数最高的AP作为其下一跳，依次最终跳至本地服务中心，最后传回核心网。该算法保证了满足用户的回程数据速率需求的前提下，规划出完整的无线回程路径，有着很高的成功率且路径规划灵活合理，并且将系统的部分计算任务卸载到各个接入点上，使得系统管理开销更少。

A distributed wireless backhaul routing algorithm

The invention discloses a distributed wireless backhaul routing algorithm, which belongs to the field of wireless mobile communication; in particular to a distributed wireless backhaul routing algorithm and fraction based location aware broadcast return node return request signal first service to users, meet the requirements of AP node according to the mechanism of the effect function score calculated its score at the same time the bandwidth of network resource planning, and submit the response signal to the return node, return the highest score to select the AP node as its next hop, followed by the final jump to the local service center, at last returned to the core network. This algorithm guarantees that the data rate of return satisfying the requirements of the user, a complete wireless backhaul path planning, has a very high success rate and flexible path planning is reasonable, and the system part of the computing task is unloaded to each access point, which makes the system less overhead management.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式无线回程路由算法
本专利技术属于无线移动通信领域，在以用户为中心的超密集网络中，针对接入点的回程，提出的一种基于分数和位置感知的无线回程路由算法，是一种分布式无线回程路由算法。
技术介绍
超密集组网技术通过在热点区域大规模部署低功率接入点可以有效提升网络容量，扩展网络覆盖范围，已成为5G的关键技术之一。超密集组网通过降低基站与终端用户间的路径损耗提升了网络吞吐量，与此同时，随着高流量的终端应用的增多，用户产生的数据也在增多，每个接入点都有数据需要回传回核心网，使得网络的回程链路速率也成为了超密集网络的一个瓶颈。在增大有效接收信号的同时也放大了干扰信号，小区密度的急剧增加使得干扰变得异常复杂。如何高效且高速率地将用户产生的大量数据回传回核心网，成为未来超密集组网场景下需要重点考虑的问题。由于超密集网络中接入点与接入点之间的距离很短，从而会存在着强烈的干扰。网络中接入点数量的众多，每个接入点都有着属于自己的用户数据需要回传，如何规划出高速率的回程链路，同时对网络的资源进行合理的分配，更高效地回传用户数据是一个需要解决的问题。现有技术中，文献[1]YongchengLi；AnliangCai；GuangyiQiao；LeiShi；SanjayKumarBose；GangxiangShen，基于微波的多目标拓扑规划无线回程网络；提出了考虑回程链路的跳数、回程链路的总长度、相邻回程链路间交叉角等很多因素的微波无线回程网络的拓扑设计。该文中在网络中所有基站之间建立了网状的回程拓扑结构，基站的回程只发生在回程网状拓扑中所规划出的回程链路上。该机制规划出的回传拓扑在一定长的时间内是固定不变的，如若网络中的信道状态、接入点负载发生改变，则会使得该拓扑中的链路已不再是一个高效且节能的回程链路。文献[2]BinHu；CunqingHua；CailianChen；XinpingGuan，云无线网络C-RAN中以用户为中心簇集的多播波束成形无线回程，2016年5月；提出了在云无线接入网中，将多播波束赋形技术用于无线回程上，使得用户的消息数据可以被一个簇中的所有基站共享，该簇中的所有基站都可以为用户提供回程服务。该文对网络中回程链路的多播波束赋形和接入链路的用户分簇进行联合优化，最终达到网络中所有用户的加权速率最大。该机制通过宏基站和微基站协作提高了系统容量，在传统网络场景下可以有不错的性能，但是在接入点部署密集的场景下，没有宏基站的情况下，只能通过微基站直接的协作来回传数据。在超密集网络的场景下，接入点部署密集，每个接入点的负载状况和接入点间的链路状况会随着用户的数量和信道质量不断的改变，所以一直使用固定的回程路由将不再是一种更高效且节能的回程方式；此外，在大量的接入点密集部署且网络拓扑复杂多变的情况下，传统的集中式的回程方式将不再适用。
技术实现思路
本专利技术针对超密集网络的场景下，接入点部署密集，网络状况不断变化，使得现有的有线回程方式和集中式的基站回程方式不再适用。同时，由于每个接入点的负载状况和接入点间的链路状况会随着用户的数量和信道质量而不断的改变，统一规划网络中所有节点的回程链路的方式会变得很复杂，存在着局限性。因此，本专利技术提出了一种分布式的无线回程路由算法；该算法综合考虑网络中接入点的负载情况，信道状况，网络中信道干扰等信息，以分布式回程的方式将基站中用户的数据回传到核心网，同时对网络的带宽资源进行规划，更加动态灵活的规划出网络中接入点的回程路径。基于位置和分数感知的分布式无线回程路由算法(location-awaredistributedwirelessbackhaulroutingalgorithm，SLDWBRA)具体步骤如下：步骤一、构建包括用户设备，各接入节点，回程节点，以及本地服务中心的超密集网络场景；每个用户UE(UserEquipment)与周围的若干接入节点AP(AccessPoint)建立接入链路，组成属于该用户的接入点组APG(AccessPointGroup)，每个需要回传数据到本地服务中心LSC(LocalServiceCentre)的用户UE对应唯一的接入点组APG，该组中的若干AP同时为该用户UE提供服务。在每个用户UE对应的接入点组APG中选择一个接入点作为回程节点(BackhaulAccessPoint，BAP)；步骤二、针对某用户，服务于该用户的回程节点BAP接收该用户需要回传到核心网的数据；本文只考虑上行回程链路，回程节点BAP是用户UE的回程上行链路的接入点，具体选择如下：针对该用户的接入点组APG，该组中的某节点AP负责为该用户提供上行数据服务，且该节点AP不为其余用户UE提供服务；且该节点AP的位置离本地服务中心LSC最近，则该节点AP设定该用户的回程节点BAP；步骤三、设定该用户的回程节点为BAPA，向周围的各接入节点AP广播回程请求信号；请求信号包括回程请求字段。步骤四、周围的回程节点BAP以及各空闲的接入节点AP收到该回程请求信号后，向回程节点BAPA发送回应信号；回应信号包括回程请求应答字段，各节点AP的自身分数以及各节点AP的位置信息。各节点AP的自身分数通过打分机制计算；打分机制包含两个因素：各节点AP自身能达到的最大传输速率和各节点AP自身目前已占用的带宽资源状况。以回程节点BAPA周围的某回程节点BAPk为例，计算节点BAPk的自身分数过程如下：步骤I、针对子信道n，回程节点BAPk受到其他节点AP的干扰为：表示节点APi在子信道n上的发送功率，i是除回程节点BAPA之外的其他节点AP；代表回程节点BAPk与节点APi之间在子信道n上的信道增益，服从均值为1的指数分布；dik代表回程节点BAPk与节点APi之间的距离；α为信道衰减系数。F表示超密集网络场景中所有用于回程的N个子信道的集合F＝{1,2,....n,...,N}；J表示回程节点BAPk回传任务时占用的子信道集合J＝{1,2,...bk}；bk为回程节点BAPk的回传任务数；L表示回程节点BAPk的用户的接入链路所占用的子信道集合L＝{1,2,...ak}；ak为回程节点BAPk的用户数。步骤II、根据干扰计算回程节点BAPk与回程节点BAPA在子信道n上的信干噪比表示回程节点BAPA在子信道n上的发送功率，代表回程节点BAPk与回程节点BAPA之间的信道增益，代表回程节点BAPk与回程节点BAPA之间的距离；为热高斯白噪声，B为子信道的带宽；N0是高斯白噪声的功率谱密度。步骤III、根据信干噪比和香农定理，计算回程节点BAPk与回程节点BAPA在信道n上的传输速率步骤IV、回程节点BAPk根据自身占用的带宽资源，结合传输速率计算自身分数；是二进制变量，表示子信道n是否被回程节点BAPk占用；表示子信道n被回程节点BAPk占用，表示子信道n没有被回程节点BAPk占用。每个节点AP在为自身打分的同时，也选择了能达到最大速率的子信道。周围的回程节点BAP以及各空闲的接入节点AP分别将包含了分数和位置信息的回应信道发送到回程节点BAPA。步骤五、当回程节点BAPA收到回应信号后，分析回应信号中的分数和位置信息选出符合条件的节点AP放到候选集合中。回程节点BAPA对收到的回应信号进行一一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式无线回程路由算法，其特征在于，从分布式的角度考虑网络中无线回程链路的规划，不仅考虑了网络中各个AP的信道状况、负载以及系统带宽资源，且更加合理有效地规划出满足回程速率需求的无线回传路径；具体步骤如下：步骤一、构建包括用户设备，各接入节点，回程节点，以及本地服务中心的超密集网络场景；每个用户UE与周围的若干接入节点AP建立接入链路，组成属于该用户的接入点组APG，网络中每个需要回传数据到本地服务中心LSC的用户UE都对应着唯一的接入点组APG，该组中的AP都同时为该用户UE提供服务；在每个用户UE对应的接入点组APG中选择一个接入点作为回程节点BAP；步骤二、针对某用户，服务于该用户的回程节点BAP接收该用户需要回传到核心网的数据；步骤三、设定该用户的回程节点为BAP A，A向周围的各接入节点AP广播回程请求信号；请求信号包括回程请求字段；步骤四、周围的回程节点BAP以及周围的空闲接入节点AP收到该回程请求信号后，根据打分机制算出自身分数，并向回程节点BAP A发送回应信号；打分机制的计算中以回程节点BAP A周围的某回程节点BAP k为例，计算节点BAP k的自身分数过程如下：步骤I、针对子信道n，回程节点BAP k受到其他节点AP的干扰...

【技术特征摘要】
1.一种分布式无线回程路由算法，其特征在于，从分布式的角度考虑网络中无线回程链路的规划，不仅考虑了网络中各个AP的信道状况、负载以及系统带宽资源，且更加合理有效地规划出满足回程速率需求的无线回传路径；具体步骤如下：步骤一、构建包括用户设备，各接入节点，回程节点，以及本地服务中心的超密集网络场景；每个用户UE与周围的若干接入节点AP建立接入链路，组成属于该用户的接入点组APG，网络中每个需要回传数据到本地服务中心LSC的用户UE都对应着唯一的接入点组APG，该组中的AP都同时为该用户UE提供服务；在每个用户UE对应的接入点组APG中选择一个接入点作为回程节点BAP；步骤二、针对某用户，服务于该用户的回程节点BAP接收该用户需要回传到核心网的数据；步骤三、设定该用户的回程节点为BAPA，A向周围的各接入节点AP广播回程请求信号；请求信号包括回程请求字段；步骤四、周围的回程节点BAP以及周围的空闲接入节点AP收到该回程请求信号后，根据打分机制算出自身分数，并向回程节点BAPA发送回应信号；打分机制的计算中以回程节点BAPA周围的某回程节点BAPk为例，计算节点BAPk的自身分数过程如下：步骤I、针对子信道n，回程节点BAPk受到其他节点AP的干扰为：Pin表示节点APi在子信道n上的发送功率，i是除回程节点BAPA之外的其他节点AP；代表回程节点BAPk与节点APi之间在子信道n上的信道增益，服从均值为1的指数分布；dik代表回程节点BAPk与节点APi之间的距离；α为信道衰减系数；F表示超密集网络场景中所有用于回程的N个子信道的集合F＝{1,2,....n,...,N}；J表示回程节点BAPk回传任务所占用的子信道集合J＝{1,2,...bk}；bk为回程节点BAPk当前的回传任务数；L表示回程节点BAPk的用户的接入链路当前所占用的子信道集合L＝{1,2,...ak}；ak为接入回程节点BAPk的用户数；步骤II、根据干扰计算回程节点BAPk与回程节点BAPA在子信道n上的信干噪比表示回程节点BAPA在子信道n上的发送功率，代表回程节点BAPk与回程节点BAPA之间的信道增益，代表回程节点BAPk与回程节点BAPA之间的距离；为热高斯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李曦，冯宏，张鹤立，纪红，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11