[发明专利]一种异构无线网络中基于流切换的群组切换方法

权利要求书

1.一种异构无线网络中基于流切换的群组切换方法，其特征在于：该方法首先进行群组切换的发起，然后进行群组切换的判决，最后执行群组切换判决结果；

步骤A群组切换的发起，具体的是：

JRRM通过无线接入通告功能，周期性地检测群组内K个终端所处的位置，用矢量                                               和分别表示K个终端在上一检测周期和当前检测周期所处的位置，其中,l_k∈LS，k =1,…,K，LS表示终端位置集合；JRRM一旦监测到某个终端发生了位置变化，即存在l_k≠(1≤k≤K）,则发起切换判决；

步骤B群组切换的判决，

定义系统中的网络数目为N， K个终端承载的所有业务流的数目为M；矩阵Z={z_ij}_M×N表示M个业务流当前的连接状态，其中z_ij∈{0,1}，1≤i≤M ,1≤j≤N；z_ij=1表示业务流i连接至网络j，z_ij =0表示业务流i未连接至网络j；

定义矩阵A={a_ij}_M×N表示M个业务流的选网或切换策略，其中a_ij∈{0,1}，a_ij=1表示业务流i切换至网络j，a_ij =0表示业务流i不切换至网络j；所有可能的策略集合用AS表示，则A∈AS；

按上述定义后，该群组切换的判决具体包括以下步骤：

步骤1：优化目标的确定,具体是确定一个矩阵A使得系统报酬GR(A) 取得最大值；

GR(A)=GB(A)+λGP(A),

其中，GB(A)为用户侧的收益函数，GP(A)为网络侧的惩罚函数，λ为两者的折中系数；

所述的用户侧的收益函数GB(A) 确定方法为：

当切换策略为A时，GB(A)表示为群组内所有业务流的收益之和：

                      

其中，B_ij表示业务流S_i接入或切换至网络N_j获得的收益；SP_ij表示业务流S_i对网络N_j的偏好程度，QM_ij表示业务流S_i与网络N_j之间QoS的匹配程度；α和β分别为两者的权重，有α+β=1；

所述的偏好程度SP的具体确定方法是：对于每类业务流，分别设定其对每类网络的偏好系数，使其总和为1；

所述的匹配程度QM的计算方法是：

若某一业务流S_i包含X个参数，则其切换至候选网络N_j时的QM按照下式计算：

,

其中，为业务流S_i选取网络N_j时第x个参数的匹配值，w_x为第x个参数的权重，1≤x≤X；若其中某个参数的匹配值小于0，则该业务与该网络的匹配值为0；

若第x个参数越大越好，有

                           

若第x个参数越小越好，有

                            

其中，和分别表示业务流S_i对第x个参数的最大和最小需求门限，而表示网络N_j中第x个参数当前的实际值；

所述的网络侧的惩罚函数GP(A) 确定方法为：

当切换策略为A时，GP(A)表示为：

,                  

其中，BU_j为网络N_j的带宽利用率，bw(N_j)为网络N_j的总带宽，ρ_j为网络N_j中已利用的带宽，bw_max(S_i)是业务流S_i的最大带宽需求；

步骤2：约束条件的限制，对于任一判决时刻t，业务流集合S可划分为2个子集：和；其中，为t时刻需要接入或切换的业务流集合，为t时刻仍保持原有网络连接的业务流集合；

切换的判决受到4个约束条件的限制，具体包括：

1) 对于当前判决时刻不需要切换的业务流，选网策略固定为当前连接的网络；

即当时，                                 

2) 对于需要切换的业务流S_i，若S_i由终端T_k承载，则候选网络集C_i由T_k所处的位置l_k决定，S_i的选网策略限制为C_i中的1个；当网络资源受限时，也允许S_i被阻塞；

即当时，                     

3) 对于每个接入网络都有负载的限制，即接入网络N_j的所有业务流的最大带宽需求之和不得超过网络N_j的可用带宽；

对于任一j∈{1,…,N}，           

4) 针对单个终端承载的多个业务流，在切换选网时可能受到无线接口的限制：

对于任一k∈{1,…,K}时，  

其中，表示终端T_k的所有业务流选择的类型为E的网络数目，表示终端T_k具备的类型为E的无线接口数目；

步骤3：优化策略的求解，在判决时刻t，群组内的不需要切换的业务流连接至原先网络，获得的收益不变；因此，只需对需要切换的业务流确定选网策略，即求解最优决策A^*可以简化为求解，|△| 代表集合△中元素的个数，具体步骤如下：

a 将不需要切换的业务流看作背景业务，更新各网当前的可用带宽；

b计算需要切换的业务流切换至各候选网络时的收益；

c若需要切换的业务流S_i的候选网络数目为|C_i|，且考虑阻塞情况，则可能的策略组合总数为，采用0-1整数规划中的隐枚举法求解最优策略；

步骤C执行群组切换判决结果，具体是：

JRRM实体做出全局的切换判决后，由切换执行模块向终端侧发送各业务流的目标网络信息，根据该信息，各终端为其承载的每一个业务流选择对应的无线接口，并分配该接口的IP地址，数据链路层的多接口管理模块负责完成各接口的启动和停止，以及业务流在多个接口之间的切换。