本發(fā)明涉及一種基于LTE-A系統(tǒng)的多媒體廣播多播服務(wù)網(wǎng)絡(luò)配置方法，屬于LTE-A蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

3GPP(第三代合作伙伴計(jì)劃)LTE-A(長(zhǎng)期演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的后期演進(jìn))移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是國(guó)際電信聯(lián)盟無(wú)線通信部門(mén)(ITU-R)確認(rèn)可以滿足IMT-Advanced需求的4G技術(shù)。該技術(shù)旨在為移動(dòng)用戶提供更快速的數(shù)據(jù)傳輸速率和更穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)性能。多媒體廣播多播服務(wù)(MBMS)是包含在3GPP LTE/LTE-A協(xié)議中的重要組成部分，該服務(wù)主要針對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的熱點(diǎn)信息，采取從多個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)源(基站)利用相同的頻譜資源同步向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個(gè)用戶傳輸此熱點(diǎn)信息的方法，使用戶獲得更高的信干噪比和更快速的傳輸速率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的共享，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。該服務(wù)在視頻會(huì)議、電視廣播、廣告、場(chǎng)館直播、互動(dòng)游戲等場(chǎng)景中，利用了所需傳輸信息的數(shù)據(jù)量大、持續(xù)時(shí)間久、延時(shí)要求小的特點(diǎn)，既可以滿足用戶的多樣需求，又為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。

MBMS在LTE-A協(xié)議中被進(jìn)一步演進(jìn)更新，增加了對(duì)信息熱度計(jì)數(shù)的功能與服務(wù)連續(xù)性的擴(kuò)展，簡(jiǎn)稱為eMBMS。附圖1(MBSFNarea1、MBSFNarea2的區(qū)域用分別用不同方向的斜線加以表示)展示了eMBMS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包含有MBMS網(wǎng)關(guān)(MBMS-GW)、多小區(qū)/多播協(xié)調(diào)功能實(shí)體(MCE)、移動(dòng)管理實(shí)體(MME)、以及演進(jìn)的NodeB(eNB)。其中，MCE是用于接入控制與資源分配的控制實(shí)體，對(duì)于單個(gè)MBMS業(yè)務(wù)，MCE主要用于業(yè)務(wù)的調(diào)度，即選擇合適的資源(包括頻率、時(shí)間等參數(shù))，進(jìn)行多媒體廣播多播單頻網(wǎng)(MBSFN)傳輸；對(duì)于多個(gè)MBMS業(yè)務(wù)，MCE需要協(xié)調(diào)其相應(yīng)的多個(gè)MBSFN傳輸，包括MBSFN區(qū)域的大小，無(wú)線資源的使用等等，以便能夠合理地、高效地使用資源。MBMS-GW主要負(fù)責(zé)將廣播的內(nèi)容信息傳輸至eNB。判斷是否需要建立MBSFN廣播信息，取決于此信息在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的熱度，如果通過(guò)對(duì)信息熱度計(jì)數(shù)判斷信息需要被廣播，則MCE會(huì)建立一個(gè)包含若干個(gè)蜂窩小區(qū)的MBSFN區(qū)域。在一個(gè)MBSFN區(qū)域內(nèi)，多個(gè)eNB利用相同的網(wǎng)絡(luò)資源廣播相同的內(nèi)容，而不同的MBSFN區(qū)域所廣播的內(nèi)容是不同的，但是MBSFN區(qū)域之間允許互相重疊，因此MBSFN區(qū)域之間如何合理分配網(wǎng)絡(luò)資源事關(guān)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。如果用網(wǎng)絡(luò)吞吐量來(lái)衡量eMBMS網(wǎng)絡(luò)配置的效果，MBSFN內(nèi)的用戶是不會(huì)收到該區(qū)域內(nèi)eNB發(fā)射的干擾信號(hào)，但是會(huì)接收到該MBSFN之外的eNB發(fā)射的干擾信號(hào)，因此MBSFN組網(wǎng)的選擇也同時(shí)影響用戶的信干噪比。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于LTE-A系統(tǒng)的多媒體廣播多播服務(wù)網(wǎng)絡(luò)配置方法，在3GPP的協(xié)議框架下，提出一種優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)吞吐量的配置方法，解決這一方面配置方案空白的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種基于LTE-A系統(tǒng)的多媒體廣播多播服務(wù)網(wǎng)絡(luò)配置方法，其特征是，包括如下步驟：

1)采集建立模型所需要的數(shù)據(jù)，包括小區(qū)，多媒體內(nèi)容以及每個(gè)小區(qū)內(nèi)用戶所下載的多媒體內(nèi)容的熱度計(jì)數(shù)，形成數(shù)據(jù)集合：

整體網(wǎng)絡(luò)模型所覆蓋的區(qū)域記為C，所有MBSFN區(qū)域的集合記為A，所有多媒體內(nèi)容的集合記為S；

對(duì)于其中的一個(gè)小區(qū)c，一個(gè)MBSFN區(qū)域a，一個(gè)多媒體內(nèi)容s，小區(qū)c的相鄰小區(qū)與其本身構(gòu)成了集合N^c；內(nèi)容s在小區(qū)c內(nèi)的熱度記為在小區(qū)c內(nèi)傳輸內(nèi)容s最少需要的網(wǎng)絡(luò)資源記為小區(qū)c內(nèi)的無(wú)線信道的增益由小區(qū)內(nèi)增益最低的一路信道決定，記為h_c，而p_c表示該小區(qū)內(nèi)的eNB的發(fā)射功率；

2)設(shè)置控制變量：

a)二進(jìn)制變量b_a,c表示小區(qū)c是否被分配在MBSFN區(qū)域a中，若是則值為1，若否則值為0；

b)二進(jìn)制變量d_s,a表示內(nèi)容s是否會(huì)在MBSFN區(qū)域a中被廣播或者多播，若是則值為1，若否則值為0；

c)整數(shù)變量N_s,a表示內(nèi)容s在MBSFN區(qū)域a中被廣播或多播所需分配的RB的數(shù)目，且有

3)設(shè)置目標(biāo)函數(shù)，并進(jìn)行優(yōu)化：

301)小區(qū)c內(nèi)，eMBMS所覆蓋到的用戶的數(shù)目為剩余下來(lái)的RB(Radio Block)資源被分配給單播業(yè)務(wù)，單播業(yè)務(wù)所覆蓋到的用戶數(shù)目為η^c并且滿足其中R表示一幀內(nèi)可利用的RB總數(shù)；

302)只有在MBSFN網(wǎng)絡(luò)邊緣的小區(qū)會(huì)受到隔壁不屬于同MBSFN區(qū)域的小區(qū)的干擾，干擾信號(hào)表示為∑_i∈Neigh(c)∑_s∈S∑_a∈Ab_a,cN_s,a(1-b_a,i)，其中Neigh(c)表示小區(qū)c的相鄰小區(qū)，i為相鄰小區(qū)集合中的任一小區(qū)，b_a,i的定義同b_a,c；

303)設(shè)立待優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，表示為最大化以下方程的值：

其中，α是一個(gè)可調(diào)參數(shù)；

通過(guò)調(diào)試控制變量的取值，使得目標(biāo)函數(shù)取最大值，形成一個(gè)既滿足用戶需求又可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)吞吐量的網(wǎng)絡(luò)配置方案。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：本方法利用對(duì)于每個(gè)小區(qū)內(nèi)用戶所需下載的多媒體內(nèi)容的熱度計(jì)數(shù)的結(jié)果，判斷是否需要建立MBSFN網(wǎng)絡(luò)，綜合考慮多個(gè)MBSFN網(wǎng)絡(luò)的范圍，網(wǎng)絡(luò)資源的分配以及空閑資源的單播傳輸，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量，提升網(wǎng)絡(luò)的整體性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中eMBMS系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明在具體實(shí)施方式中假設(shè)的用戶興趣分布圖；

圖3為本發(fā)明在具體實(shí)施方式中通過(guò)改變參數(shù)α得出的網(wǎng)絡(luò)配置圖，其中，圖3(a)、3(b)、3(c)對(duì)應(yīng)的α的值分別為0，2與10；

圖4為本發(fā)明在具體實(shí)施方式中通過(guò)改變參數(shù)α得出的網(wǎng)絡(luò)吞吐量的柱狀圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

在仿真測(cè)試環(huán)境中，測(cè)試一個(gè)由21個(gè)蜂窩小區(qū)組成的同步網(wǎng)絡(luò)中的eMBMS服務(wù)性能。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬設(shè)為10MHz，傳輸?shù)闹行念l段為2.5GHz，此同步網(wǎng)絡(luò)的面積為12.34km²，假設(shè)eNB的發(fā)射功率為43dBm，噪聲的頻譜密度為‐174dBm/Hz，每個(gè)小區(qū)內(nèi)有50個(gè)注冊(cè)用戶。假設(shè)個(gè)小區(qū)內(nèi)用戶對(duì)各個(gè)多媒體內(nèi)容感興趣的比例為圖2所示(本實(shí)施例中，多媒體內(nèi)容包括四個(gè)，分別記為s1～s4)。

設(shè)置控制變量：

1)二進(jìn)制變量b_a,c表示小區(qū)c是否被分配在MBSFN區(qū)域a中，若是值為1，若否值為0；

2)二進(jìn)制變量d_s,a表示內(nèi)容s是否會(huì)在MBSFN區(qū)域a中被廣播或者多播，若是值為1，若否值為0；

3)整數(shù)變量N_s,a表示內(nèi)容s在MBSFN區(qū)域a中被廣播或者多播所需分配的RB的數(shù)目，因此此關(guān)系成立：

小區(qū)c內(nèi)，eMBMS所覆蓋到的用戶的數(shù)目為剩余下來(lái)的RB資源可以被分配給單播業(yè)務(wù)，因此單播業(yè)務(wù)所覆蓋到的用戶數(shù)目為η^c并且滿足

只有在MBSFN網(wǎng)絡(luò)邊緣的小區(qū)會(huì)受到隔壁不屬于同MBSFN區(qū)域的小區(qū)的干擾，因此干擾信號(hào)可以表示為∑_i∈Neigh(c)∑_s∈s∑_a∈Ab_a,cN_s,a(1-b_a,i)。

優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)可以表示為最大化以下方程的值：

其中，α是一個(gè)可調(diào)參數(shù)。

分別設(shè)定α的值為0，2與10，通過(guò)求解目標(biāo)函數(shù)得出的網(wǎng)絡(luò)配置如圖3(a),3(b),3(c)所示。圖中，同色的區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)MBSFN區(qū)域。進(jìn)一步調(diào)整α的值，整體網(wǎng)絡(luò)吞吐量的對(duì)比如圖4所示。

在圖4中，隨著α的值的增加，系統(tǒng)越來(lái)越趨于降低網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的干擾，從而使得MBSFN區(qū)域的面積增加，這樣在MBSFN區(qū)域內(nèi)對(duì)該區(qū)域所廣播信息不感興趣的用戶數(shù)也隨之增加。因此可以看出，通過(guò)調(diào)整α的值，在α＝2時(shí)，整體網(wǎng)絡(luò)的達(dá)到最優(yōu)化配置，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量取得最大值。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。