一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于用戶行為驅(qū)動的人工頻譜空洞獲取方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于用戶行為驅(qū)動的人工頻譜空洞獲取方法，其通過把人的行為考慮到對頻譜資源的使用以及對通信系統(tǒng)的優(yōu)化中，降低處于非關(guān)注期的應用/業(yè)務(wù)對應的連接所占用的頻譜數(shù)量，或者說人為地騰出一些頻譜；本發(fā)明還公開了實現(xiàn)上述方法的裝置包括用戶信息采集模塊、用戶信息匯報模塊以及基站的網(wǎng)絡(luò)資源管理器。本發(fā)明通過獲取用戶的行為信息，并利用該信息對用戶不關(guān)注的應用采取時頻資源轉(zhuǎn)換，降低對其的資源供應，人為地騰出一些頻譜，并設(shè)計了與該策略相匹配的接入控制策略，使得小區(qū)可以同時滿足更多用戶的流量需求，或者在網(wǎng)絡(luò)擁塞時實現(xiàn)頻譜在時間上的搬移而減輕網(wǎng)絡(luò)的負載。
【專利說明】一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于用戶行為驅(qū)動的人工頻譜空洞獲取方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于移動通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于用戶行為驅(qū)動的人工頻譜空洞獲取方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]移動寬帶技術(shù)(如WiFi，LTE)的高速發(fā)展給我們的日常生活帶來了極大的便利和舒適。隨著人們對各種服務(wù)需求的增加，受限于有限的無線資源，移動網(wǎng)絡(luò)的負載正變得越來越繁重，因此用戶體驗也無法得到有效的保證。造成這種局面的一個主要原因就是人們對高級終端(如智能手機、上網(wǎng)本、平板設(shè)備等)的使用快速增長。報告顯示，在2012年，92%的全球手機流量已經(jīng)被智能手機所占據(jù)。此外，據(jù)觀察，使用高級終端的用戶不僅產(chǎn)生了更高的平均負載，還比使用普通電話的用戶消耗更多的時間在他們的設(shè)備上。因此，未來的趨勢就是，隨著使用高級終端的用戶數(shù)量的增多，無線資源的消耗變大，導致無線資源短缺甚至網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生概率也隨著變大。因此，設(shè)計一種能有效應對這種高級終端數(shù)量激增情形的無線資源管理策略已成為當務(wù)之急。
[0003]為了在擁塞的網(wǎng)絡(luò)中解決好無線資源管理問題，“區(qū)分服務(wù)”策略被廣泛地采用。當網(wǎng)絡(luò)負載比較繁重且高優(yōu)先級的服務(wù)需要更多的無線資源時，為了提高整個網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率，這種策略通常會對低優(yōu)先級的服務(wù)或者某種特定業(yè)務(wù)類型的用戶降低服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service, QoS)要求。例如，為了在一個過載系統(tǒng)中容納更多的連接請求,面向區(qū)分服務(wù)的接入控制方案，如文獻 “Handoff prioritization and decision schemes inwireless cellular networks:A survey，，(作者 A.Sgora,發(fā)表于 IEEE CommunicationsSurveys & Tutorials, vol.11, n0.4, pp.57-77，2009)中提到的分類評級策略、文獻“An efficient admission control scheme for adaptive multimedia services inIEEE802.16e networks” (作者 Y.Ge,發(fā)表于 Proc.1EEE VTC_2006Fall, 2006)中提到的服務(wù)降級策略以及文獻“Radio resource management games in wireless networks:Anapproach to bandwidth allocation and admission control for polling service inIEEE802.16”(作者 D.Niyato,發(fā)表于 IEEE Wireless Commun., vol.14, n0.1, pp.27-35, Feb.2007)中提到的帶寬借用策略等，會強制地令一些正在運行中的低優(yōu)先級連接在低服務(wù)要求模式下運行。類似的，當網(wǎng)絡(luò)因為一部分擁有大流量的用戶而發(fā)生擁塞時，面向區(qū)分服務(wù)的擁塞控制會通過對這部分用戶征收高額費用來懲罰他們，從而緩解擁塞問題并可能還會給網(wǎng)絡(luò)運營商帶來更高的收入。
[0004]但是，在高級終端數(shù)量激增的情形下直接采用區(qū)分服務(wù)策略實際上效果是不太好的。高級終端數(shù)量激增的網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的語音網(wǎng)絡(luò)有很大的差異。在前一種網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備通常支持多個任務(wù)同時工作(如IOS和Android)，而后一種網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備則沒有這種功能。使用高級終端的用戶可以同時產(chǎn)生多個請求或者有多個應用同時接受服務(wù)。如果不知道用戶所關(guān)注的特定的某個應用，而簡單地根據(jù)服務(wù)類型而減少無線資源的供應，則會產(chǎn)生額外的且不必要的用戶體驗質(zhì)量(Quality of Experience, QoE)損失。例如,一個用戶在用上網(wǎng)本訪問Baidu視頻網(wǎng)站，他可以同時打開多個感興趣的視頻剪輯。除了他最感興趣的一個視頻剪輯他將優(yōu)先關(guān)注外，其他的剪輯都先暫停，讓它們先緩沖一段時間。當網(wǎng)絡(luò)擁塞的時候，采用區(qū)分策略將強制降低系統(tǒng)中所有網(wǎng)頁應用的QoS，用戶不得不遭受惡劣的體驗質(zhì)量。然而，如果網(wǎng)絡(luò)能感知用戶的行為，通過收回一定數(shù)量用戶不關(guān)注的應用所占用的資源，分配充足的網(wǎng)絡(luò)資源給用戶所關(guān)注的應用，用戶QoE就可以得到提升。因此，針對高級終端用戶的使用行為設(shè)計一種有效的資源分配方式對于解決當前網(wǎng)絡(luò)日趨擁塞的問題至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于用戶行為驅(qū)動的人工頻譜空洞獲取方法及裝置，通過采取時頻資源轉(zhuǎn)換降低對用戶不關(guān)注應用所對應連接的資源供應，人為地騰出一些頻譜滿足更多用戶的流量需求。
[0006]本發(fā)明把人的行為考慮到對頻譜資源的使用以及對通信系統(tǒng)的優(yōu)化中，降低處于非關(guān)注期的應用/業(yè)務(wù)對應的連接所占用的頻譜數(shù)量，或者說人為地騰出一些頻譜。我們把這種由用戶行為驅(qū)動的操作稱為“時頻資源轉(zhuǎn)換”，由它獲得的空余頻譜稱為“人工頻譜空洞”。注意到，當被時頻資源轉(zhuǎn)換的應用/業(yè)務(wù)重新獲得用戶的關(guān)注時，我們需要及時恢復對其的資源供應。
[0007]—種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于用戶行為驅(qū)動的人工頻譜空洞獲取方法，包括:
[0008]周期性地采集基站所覆蓋小區(qū)內(nèi)各用戶終端系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)信息，進而將這些業(yè)務(wù)信息匯報給基站的網(wǎng)絡(luò)資源管理器；網(wǎng)絡(luò)資源管理器根據(jù)所述的業(yè)務(wù)信息對各用戶終端系統(tǒng)中的后臺應用進行時頻資源轉(zhuǎn)換，以獲取人工頻譜空洞，具體過程如下:
[0009](I)對于任一用戶，通過歷史統(tǒng)計分析獲得當前終端系統(tǒng)中每一后臺應用在下一周期仍需緩沖數(shù)據(jù)的事件概率；
[0010](2)根據(jù)所述的事件概率，通過以下公式確定當前終端系統(tǒng)中各后臺應用應削減的子載波供應數(shù)；從而在下一周期對后臺應用進行子載波回收并對具有資源恢復請求的前臺應用提供滿子載波供應；
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于用戶行為驅(qū)動的人工頻譜空洞獲取方法，包括: 周期性地采集基站所覆蓋小區(qū)內(nèi)各用戶終端系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)信息，進而將這些業(yè)務(wù)信息匯報給基站的網(wǎng)絡(luò)資源管理器；網(wǎng)絡(luò)資源管理器根據(jù)所述的業(yè)務(wù)信息對各用戶終端系統(tǒng)中的后臺應用進行時頻資源轉(zhuǎn)換，以獲取人工頻譜空洞，具體過程如下: (1)對于任一用戶，通過歷史統(tǒng)計分析獲得當前終端系統(tǒng)中每一后臺應用在下一周期仍需緩沖數(shù)據(jù)的事件概率； (2)根據(jù)所述的事件概率，通過以下公式確定當前終端系統(tǒng)中各后臺應用應削減的子載波供應數(shù)，從而在下一周期對后臺應用進行子載波回收并對具有資源恢復請求的前臺應用提供滿子載波供應；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工頻譜空洞獲取方法，其特征在于:所述的業(yè)務(wù)信息包括關(guān)于當前用戶終端系統(tǒng)中已運行的前臺應用和后臺應用的信息、各后臺應用的已緩沖數(shù)據(jù)量以及具有資源恢復請求的前臺應用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工頻譜空洞獲取方法，其特征在于:所述的具有資源恢復請求的前臺應用即為在前一周期為后臺運行且在當前周期切換為前臺運行的應用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工頻譜空洞獲取方法，其特征在于:所述的歸一化頻譜空洞函數(shù)H(ri)根據(jù)以下關(guān)系式求得:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工頻譜空洞獲取方法，其特征在于:所述的歸一化QoE風險函數(shù)J(A)根據(jù)以下關(guān)系式求得:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的人工頻譜空洞獲取方法，其特征在于:所述的緩沖數(shù)據(jù)總量Z(r,)根據(jù)以下關(guān)系式求得:
Z Cri) =Si+(R1-1Ti) V τ 其中:τ為采集周期，V為子載波的平均數(shù)據(jù)速率，SiS當前終端系統(tǒng)中的第i個后臺應用的已緩沖數(shù)據(jù)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工頻譜空洞獲取方法，其特征在于:所述的網(wǎng)絡(luò)資源管理器根據(jù)以下優(yōu)先級為各用戶的應用對應的連接分配子載波:具有資源恢復請求的應用對應的連接>從相鄰小區(qū)切換進入本小區(qū)的連接>小區(qū)內(nèi)用戶新打開的應用對應的連接；所述的具有資源恢復請求的應用對應的連接為基站所覆蓋小區(qū)內(nèi)具有在前一周期為后臺運行且在當前周期切換為前臺運行的應用對應的連接； 所述的從相鄰小區(qū)切換進入本小區(qū)的連接為已被用戶打開的應用對應的連接且該用戶從相鄰小區(qū)移動進入基站所覆蓋小區(qū)內(nèi)； 所述的小區(qū)內(nèi)用戶新打開的應用對應的連接為基站所覆蓋小區(qū)內(nèi)的用戶新打開的應用對應的連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人工頻譜空洞獲取方法，其特征在于:所述的網(wǎng)絡(luò)資源管理器根據(jù)以下策略為各用戶的應用對應的連接分配子載波: 若當前基站所覆蓋小區(qū)內(nèi)所有應用對應的連接占用的子載波數(shù)達到R-Ra，則網(wǎng)絡(luò)資源管理器不再為小區(qū)內(nèi)用戶新打開的應用對應的連接分配子載波； 若當前基站所覆蓋小區(qū)內(nèi)所有應用對應的連接占用的子載波數(shù)達到R-Rb,則網(wǎng)絡(luò)資源管理器不再為從相鄰小區(qū)切換進入本小區(qū)的連接分配子載波； 對于具有資源恢復請求的應用對應的連接，只要網(wǎng)絡(luò)資源管理器還有剩余未分配的子載波，就為該類應用對應的連接分配子載波； 若用戶有多個同時打開的應用，則先結(jié)束的應用對應的連接所占用的子載波會預留給這一用戶具有資源恢復 請求的應用對應的連接； 其中:R為基站所覆蓋小區(qū)的子載波額定供應數(shù)，Ra為R中預留給具有資源恢復請求的應用對應的連接以及從相鄰小區(qū)切換進入本小區(qū)的連接的子載波供應數(shù)，Rb為R中單獨預留給具有資源恢復請求的應用對應的連接的子載波供應數(shù)。
9.一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于用戶行為驅(qū)動的人工頻譜空洞獲取裝置，其特征在于:包括用戶信息采集模塊、用戶信息匯報模塊以及基站的網(wǎng)絡(luò)資源管理器； 所述的用戶信息采集模塊與用戶的終端設(shè)備連接，其用于周期性地采集用戶終端系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)信息； 所述的用戶信息匯報模塊用于將基站所覆蓋小區(qū)內(nèi)各用戶終端系統(tǒng)的業(yè)務(wù)信息匯報給基站的網(wǎng)絡(luò)資源管理器； 所述的網(wǎng)絡(luò)資源管理器包括: 信息處理模塊，用于通過歷史統(tǒng)計分析獲得當前各用戶終端系統(tǒng)中每一后臺應用在下一周期仍需緩沖數(shù)據(jù)的事件概率；進而根據(jù)所述的事件概率通過以下公式計算當前各用戶終端系統(tǒng)中各后臺應用應削減的子載波供應數(shù)；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的人工頻譜空洞獲取裝置，其特征在于:所述的業(yè)務(wù)信息包括關(guān)于當前用戶終端系統(tǒng)中已運行的前臺應用和后臺應用的信息、各后臺應用的已緩沖數(shù)據(jù)量以及具有資源恢復請求的前臺應用；所述的具有資源恢復請求的前臺應用即為在前一周期為后臺運行且在當前周期切換為前臺運行的應用。
【文檔編號】H04W24/02GK103781101SQ201410004408
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】單杭冠, 倪志風, 黃愛蘋, 王瑋 申請人:浙江大學