[发明专利]一种基于概率切换的移动终端能耗优化方法

摘要

本发明公开了一种基于概率切换的移动终端能耗优化方法：移动终端用户在异构网络中移动的过程中，当其处于WiFi网络覆盖区域时采用WiFi网络传输数据；当其移动到无WiFi网络覆盖的区域，用户以一定的概率选择性使用蜂窝网络传输数据，该选择概率使得用户终端能耗最小；其中，用户选择概率与每个用户需要传输的数据总量、可容忍延迟的时间、用户移动起点与终点之间的线段长度、WiFi网络密度、WiFi网络覆盖半径、用户密度有关；该基于概率的切换能够使传输任务在可容忍时间内完成，且达到将终端能耗最少化的目的；比起现有的无缝切换的数据传输方案，本发明的能耗优化方法能够在很大程度上减小数据传输能耗。

主权项

1.一种基于概率切换的移动终端能耗优化方法，其特征在于，所述方法包括如下的步骤：(a)判断用户所在区域是否有WiFi网络信号，若否，则进入步骤(b)；若是，则采用所述区域内的WiFi网络进行用户数据传输；(b)判断当前时间槽的用户的选择概率x_i是否大于阈值x；若是，则采用所述区域内的蜂窝网络进行用户数据传输；若否，则等待，直到用户进入下一个WiFi网络覆盖区域，进入步骤(a)；所述用户的选择概率x_i根据以下方法获取：(1)根据WiFi AP在二维空间上的泊松分布情况，获得WiFi网络覆盖区域的平均用户数量其中，λ_u为给定区域内的用户密度；λ_w为给定区域内的WiFi AP密度；r为WiFi网络的覆盖半径；(2)根据所述平均用户数量n_w、WiFi网络的总带宽以及蜂窝网络的总带宽，建立异构网络下用户带宽分配模型，所述模型包括WiFi网络下用户i所分配的带宽和蜂窝网络下用户i所分配的带宽(3)根据终端用户移动的起点、终点与网络的随机分布情况，获取终端用户i匀速穿过WiFi网络覆盖区域的时间期望其中，v_i是终端用户i的移动速度；L_i是终端用户i移动的起点与终点之间的线路长度；(4)根据WiFi网络最大可连接用户个数以及用户密度λ_u，获取在WiFi网络覆盖下的用户成功连接上WiFi网络的概率ρ；(5)根据所述概率ρ以及所述用户i通过WiFi网络覆盖区域的时间期望获取用户使用WiFi网络传输数据的时间根据WiFi网络覆盖下用户i所分配的带宽获取用户i在WiFi下分得的传输速率根据所述用户使用WiFi网络传输数据的时间以及用户i在WiFi下分得的传输速率获得通过WiFi网络传输的平均数据量(6)根据蜂窝网络下的用户i所分配的带宽用户的选择概率x_i及用户使用WiFi网络传输数据的时间获取通过蜂窝网络传输的平均数据量其中，T_i是指用户i可容忍传输时间；(7)根据用户使用WiFi网络传输数据的时间通过蜂窝网络传输的平均数据量以及通过WiFi网络传输的平均数据量建立包括通过WiFi网络传输数据时的终端能耗与通过蜂窝网络传输数据时的终端能耗的能耗模型；(8)根据所述能耗模型，对下式求取最优解，获得每个用户最优的选择概率x_i；各用户根据所述最优的选择概率x_i选择接入蜂窝网络，使得移动终端进行网络数据传输的能耗最小；所述异构网络下用户带宽分配模型具体如下：WiFi网络覆盖下用户i所分配的带宽蜂窝网络内用户i所分配的带宽其中，i，k均为用户编号，x_i为用户i连接蜂窝网络的概率，x_k为用户k连接蜂窝网络的概率，n_c为蜂窝网络下用户量数，B_w为WiFi网络的总带宽，B_c为蜂窝网络的总带宽；所述在WiFi网络覆盖下的用户成功连接上WiFi网络的概率ρ具体如下：当时，ρ＝1；当时，其中，为用户密度阀值，所述步骤(5)中，通过WiFi网络传输的平均数据量所述步骤(6)中，通过蜂窝网络传输的平均数据量所述能耗模型具体如下：函数为：约束条件为：0≤x_i≤1；其中，P_w为WiFi网络的传输功率，P_c为蜂窝网络的传输功率，D_i是指用户i需要传输的数据总量。