[发明专利]异构无线网络中基于效用的负载均衡方法

摘要

本发明的目的在于提供一种异构无线网络系统中基于效用的负载均衡方法，该方法须将N个业务均衡地分配到M个无线接入网（RAN，RadioAccessNetwork）中去，以提高系统整体的资源利用率。该方法在计算出各个业务的横向效用后，又根据每个RAN所能提供的数据传输速率和每个业务所需的数据传输速率计算出各个业务在不同RAN下不同的纵向效用值；然后在分配业务时，对每一业务，选择具有最大纵向效用值的那个RAN接入。纵向效用GAP算法能够使得系统中的负载均衡分配，同时能够有效降低系统的呼叫阻塞率、提高系统的平均吞吐量。

主权项

1.一种异构无线网络系统中基于效用的负载均衡方法，其特征在于该方法包括以下步骤：a.计算业务的基本横向效用值：根据数据业务和话音业务各自的基本效用函数，根据有效带宽值b_j，计算N种业务的基本效用值a(b_j)，j=1,2,…,N，优先因子π_j由小区簇的中心实体分配，一级，二级，三级分别对应π_j的数值为3,2,1，利用式（4）、式（5）、式（3），求得N个业务的横向效用向量U={u_j}；定义的横向效用函数如下所示：u_j=a(b_j)·π_j    （3）数据和话音业务的基本效用函数不尽相同，对数据业务其基本效用函数如下：adata(bj)=1-e-k·bjbmax---(4)]]>式中，k为正的参数，k≥0，决定了该数据业务的基本效用函数曲线的形状，该参数用以下方法求出：令a(b_min)=0.5，将其带入式（4），即可求得k=-b_max×ln0.5/b_min，其中b_max表示该业务接入系统后系统可以分配给该业务的最大带宽值，而b_min表示该业务所需的最小带宽，即该业务的最小QoS要求；对话音业务，其基本效用函数是个阶跃函数，如下所示：avoice(bj)=1bj≥bmin0bj<bmin---(5)]]>b．纵向效用GAP算法：业务j的效用称为横向效用，在计算完各个业务的横向效用值后，又利用业务的所需数据传输速率和各RAN所能提供的数据传输速率计算同一业务在不同RAN下的不同纵向效用；利用各个业务的有效带宽值和对应的效用值进行贪婪背包算法的求解：即按照横向效用带宽比将各个业务排序：u1b1>u2b2>...>ujbj>...>uNbN,]]>从横向效用带宽比最大的那个业务开始，对于业务j，根据各个RAN所能提供的数据传输速率R_j，m和该业务所需的数据传输速率利用式Uj,m=0,ifRj,m<Rj*G((1+η)Rj,m;Rj*)otherwise,]]>计算该业务在不同RAN下的不同纵向效用值U_j，m，其中G(·)是一个函数，定义为G(x，μ)=exp[-(x-μ)²/(2μ²)]；η表示负载均衡因子，由以下关系式给出η=max{0ρ_m-ρ₀}，其中，ρ_m表示RANm的负载值，ρ₀表示轻负载门限值，若ρ_m<ρ₀，则表示该RAN的负载很低，不用进行负载均衡，故负载均衡因子η=0，负载均衡因子η可以降低选择重负载RAN的可能性；c．对于业务j，选择具有最大纵向效用值的那个RANi进行接入，若该业务j的所需带宽小于当前RANi的剩余容量，则将该业务j接入到该RANi中，同时修改分配向量的值T_j=i，更新当前RANi的剩余容量；否则，该业务将被阻塞。