一種異構(gòu)無(wú)線車(chē)聯(lián)網(wǎng)垂直切換選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種異構(gòu)無(wú)線車(chē)聯(lián)網(wǎng)垂直切換選擇技 術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著多種無(wú)線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的用戶開(kāi)始使用異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)提 高服務(wù)體驗(yàn)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)利用現(xiàn)有成熟的通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，其中包括蜂窩移動(dòng) 通信網(wǎng)，無(wú)線城域網(wǎng)，利用路旁接入點(diǎn)的無(wú)線局域網(wǎng)以及車(chē)輛相互形成的自組織網(wǎng)。面對(duì)異 構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的垂直切換選擇決策，傳統(tǒng)意義上的節(jié)點(diǎn)通常不像車(chē)輛節(jié)點(diǎn)那樣具有較高的移動(dòng) 性。在垂直切換選擇決策中，算法多考慮網(wǎng)絡(luò)信道質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況，用戶接入網(wǎng)絡(luò)享受 數(shù)據(jù)服務(wù)的費(fèi)用，用戶業(yè)務(wù)類(lèi)型等指標(biāo)。而在車(chē)聯(lián)網(wǎng)中，車(chē)輛速度對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換選擇 策略同樣具有舉足輕重的作用。
[0003] 為了使本發(fā)明及其【背景技術(shù)】更易于理解，在對(duì)本發(fā)明的【背景技術(shù)】進(jìn)行描述時(shí)，首 先做如下定義：
[0004] 1、無(wú)線蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng):是蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)的統(tǒng)稱，主要包括第三代移動(dòng)通 信系統(tǒng)，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)等。
[0005] 2、基站(BS，Base Station):是負(fù)責(zé)用戶接入無(wú)線蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)備，覆蓋 一定的地區(qū)區(qū)域，通過(guò)移動(dòng)通信交換中心，與移動(dòng)終端之間進(jìn)行信息傳遞的無(wú)線電收發(fā)信 電臺(tái)。
[0006] 3、無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)：是使用IEEE 802.11協(xié)議組中標(biāo)準(zhǔn)工作的無(wú)線通信系統(tǒng)的統(tǒng) 稱，一般通過(guò)無(wú)線訪問(wèn)接入點(diǎn)與用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0007] 4、無(wú)線訪問(wèn)接入點(diǎn)(AP，Wireless Access Point) :AP相當(dāng)于一個(gè)連接有線網(wǎng)和無(wú) 線網(wǎng)的橋梁，其主要作用是將各個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)客戶端連接到一起，然后將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入以太 網(wǎng)。
[0008] 5、路旁單元(RSU，Road Side Unit):指安裝在道路兩旁的基礎(chǔ)設(shè)施，可以與車(chē)載 單元進(jìn)行通信，負(fù)責(zé)其覆蓋區(qū)域內(nèi)車(chē)輛的數(shù)據(jù)通信，是應(yīng)用于車(chē)聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中的AP。
[0009] 6、異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)：異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是相對(duì)于同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的一種網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型，該網(wǎng)絡(luò)由不同的 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與系統(tǒng)組成。異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是指運(yùn)用不同無(wú)線技術(shù)同時(shí)為用戶服務(wù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)， 通常可以融合無(wú)線蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)和無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)。
[0010] 7、垂直切換：在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中通常會(huì)涉及到不同網(wǎng)絡(luò)之間的切換，比如用戶同時(shí)處 于一個(gè)BS和一個(gè)AP的服務(wù)范圍內(nèi)，用戶一次服務(wù)過(guò)程中先與BS進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，之后又與AP 進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。這種涉及在不同接入網(wǎng)絡(luò)中不同協(xié)議層之間的切換技術(shù)就是垂直切換。垂 直切換一般包括接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)階段，切換判決階段和切換執(zhí)行階段。
[0011] 8、垂直切換控制模塊:異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中控制決策目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是否發(fā)生垂直切換的控制實(shí) 體。
[0012] 9、系統(tǒng)負(fù)載:通信系統(tǒng)承擔(dān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)總量，系統(tǒng)負(fù)載作為系統(tǒng)級(jí)參數(shù)通常用來(lái)衡 量系統(tǒng)資源的使用情況。
[0013] 10、負(fù)載均衡:不同通信系統(tǒng)承擔(dān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)總量保持平衡，防止一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)資 源緊缺困境的同時(shí)另一個(gè)系統(tǒng)還剩余大量可用資源。
[0014] 11、閾值:閾值策略主要適用于針對(duì)為某種特定的業(yè)務(wù)提供優(yōu)先服務(wù)，設(shè)置一個(gè)閾 值，當(dāng)相應(yīng)參數(shù)低于閾值的時(shí)候，就會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的設(shè)計(jì)算法。
[0015] 為了本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合圖1對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中基 于速度的異構(gòu)無(wú)線車(chē)聯(lián)網(wǎng)垂直切換選擇方法作簡(jiǎn)單介紹。其基本流程有:移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在蜂窩 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)服務(wù)的過(guò)程中檢測(cè)到進(jìn)入無(wú)線局域網(wǎng)的覆蓋范圍內(nèi)，此時(shí)獲取自己的 速度v，用該值與閾值速度V作比較。如果高于閾值，則放棄垂直切換；如果低于閾值則進(jìn)一 步判斷目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的剩余帶寬是否能容納切換業(yè)務(wù)，如果不能則放棄垂直切換，如果能則發(fā) 生垂直切換。
[0016] 現(xiàn)有的基于速度的異構(gòu)無(wú)線車(chē)聯(lián)網(wǎng)垂直切換選擇算法中，切換閾值有根據(jù)業(yè)務(wù)服 務(wù)等級(jí)而定義的，也有根據(jù)由接收信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)化的概率而定義的。這類(lèi)選擇算法通?？紤] 用戶從蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)切換到無(wú)線局域網(wǎng)是否有吞吐量提升，而沒(méi)有考慮切換給用戶業(yè)務(wù) 帶來(lái)的收益程度。用戶是否進(jìn)行垂直切換首先應(yīng)考慮切換之后相同的時(shí)間是否會(huì)帶來(lái)吞吐 量的增益，同時(shí)還應(yīng)考慮這部分吞吐量增益對(duì)于本次業(yè)務(wù)服務(wù)整個(gè)流程的增益情況。用戶 的收益程度應(yīng)該同時(shí)包含這兩方面的因素。
[0017] 現(xiàn)有的基于速度的異構(gòu)無(wú)線車(chē)聯(lián)網(wǎng)垂直切換選擇算法通常是從用戶角度出發(fā)進(jìn) 行判決。雖然這樣的決策模式對(duì)車(chē)輛自身是有利，但從系統(tǒng)的角度出發(fā)并不一定能充分利 用系統(tǒng)的帶寬資源。假設(shè)某一時(shí)刻蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)負(fù)載比較低，系統(tǒng)服務(wù)能力較強(qiáng)。許多 車(chē)輛在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用服務(wù)，而恰好該路段前方要經(jīng)過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)覆蓋區(qū)，這些 汽車(chē)都將會(huì)以低于切換閾值的速度從蜂窩移動(dòng)覆蓋區(qū)域進(jìn)入無(wú)線局域網(wǎng)覆蓋區(qū)域。以現(xiàn)有 大多數(shù)基于速度的車(chē)載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換算法的流程則這些汽車(chē)都會(huì)從蜂窩移動(dòng)切換至 無(wú)線局域網(wǎng)中繼續(xù)使用服務(wù)。這樣的情形可能造成的結(jié)果是無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)接受大量垂直 切換業(yè)務(wù)而使得系統(tǒng)負(fù)載太高，接收新業(yè)務(wù)的能力大幅下降，用戶體驗(yàn)下降。而原本系統(tǒng)負(fù) 載就比較低的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)因?yàn)榇罅糠?wù)對(duì)象都垂直切換進(jìn)無(wú)線局域網(wǎng)中了，導(dǎo)致負(fù) 載進(jìn)一步下降。結(jié)果是蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)有大量帶寬資源而不能充分利用，無(wú)線局域網(wǎng)系 統(tǒng)則因?yàn)橘Y源不足而影響用戶體驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提出一種異構(gòu)無(wú)線車(chē)聯(lián)網(wǎng)垂直切換選擇方法，既考 慮切換后相同時(shí)間用戶吞吐量的增益，同時(shí)考慮該部分吞吐量對(duì)于本次業(yè)務(wù)服務(wù)整個(gè)流程 的增益情況，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)無(wú)線車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)資源的充分利用，并且提升用戶體驗(yàn)。
[0019] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種異構(gòu)無(wú)線車(chē)聯(lián)網(wǎng)垂直切換選擇方法，包括：
[0020] S1:本次垂直切換范疇內(nèi)的所有車(chē)輛各自初始化參數(shù)，所述參數(shù)包括：ID為i的車(chē) 輛在第一無(wú)線系統(tǒng)C中的服務(wù)帶寬戌；ID為i的車(chē)輛在第二無(wú)線系統(tǒng)W中的服務(wù)帶寬Bf; ID 為i的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)從第一無(wú)線系統(tǒng)C進(jìn)入第二無(wú)線系統(tǒng)W時(shí)的時(shí)間ID為i車(chē)輛從第二無(wú)線系 統(tǒng)W重新返回第一無(wú)線系統(tǒng)C時(shí)的時(shí)間t廠;ID為i的車(chē)輛在第二無(wú)線系統(tǒng)W的逗留時(shí)間Δ tl; ID為i的車(chē)輛在tf1時(shí)還需要從遠(yuǎn)端服務(wù)器獲取的數(shù)據(jù)總量為Di;
[0021] 其中，i表示本次垂直切換范疇內(nèi)車(chē)輛的序號(hào)；
[0022] S2 :車(chē)輛根據(jù)步驟S1的參數(shù)計(jì)算各自的垂直切換傾向值;并將計(jì)算出來(lái)的垂直切 換傾向值以及步驟S1的初始化參數(shù)發(fā)送到垂直切換控制模塊；
[0023] S3:垂直切換控制模塊獲取第一無(wú)線系統(tǒng)C的負(fù)載占用比，以及第二無(wú)線系統(tǒng)W的 負(fù)載占用比，并根據(jù)獲取到的第一無(wú)線系統(tǒng)C的負(fù)載占用比與第二無(wú)線系統(tǒng)W的負(fù)載占用比 計(jì)算當(dāng)前負(fù)載均衡因子；
[0024] S4:垂直切換控制模塊根據(jù)步驟S1的初始化參數(shù)、步驟S2得到的垂直切換傾向值 以及步驟S3得到的當(dāng)前負(fù)載均衡因子，得到垂直切換選擇策略，根據(jù)垂直切換選擇策略得 到各個(gè)車(chē)輛的垂直切換選擇結(jié)果；
[0025] S5:各個(gè)車(chē)輛根據(jù)步驟S4得到的各自的垂直切換選擇結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的切換操作。 [0026]進(jìn)一步地，所述第一無(wú)線系統(tǒng)C覆蓋范圍要遠(yuǎn)大于第二無(wú)線系統(tǒng)W覆蓋范圍。
[0027] 進(jìn)一步地，所述步驟S2計(jì)算垂直切換傾向值的公式為： T -T，
[0028] a； = :1 A
[0029] 其中，Ql表示車(chē)輛的垂直切換傾向值，1^表示車(chē)輛在tf時(shí)不發(fā)生垂直切換，還需要 的服務(wù)時(shí)間;f表示車(chē)輛在tf時(shí)發(fā)生垂直切換，還需要的服務(wù)時(shí)間。
[0030] 進(jìn)一步地，所述步驟S4具體為：
[0031] S41:設(shè)定本次垂直切換范疇內(nèi)的所有車(chē)輛的集合為3，W中車(chē)輛的集合為;
[0032] S42:對(duì)集合3以及集合穿進(jìn)行劃分；
[0033] S43:根據(jù)步驟S42的劃分結(jié)果，得到目標(biāo)函數(shù)，并設(shè)定約束條件；
[0034] S44:根據(jù)約束條件對(duì)步驟S43的目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，得到各個(gè)車(chē)輛的決策結(jié)果。
[0035] 更進(jìn)一步地，所述步驟S42具體包括以下分步驟：
[0036] S421:根據(jù)各個(gè)車(chē)輛的垂直切換傾向值對(duì)集合3進(jìn)行劃分，具體為：設(shè)定一個(gè)閥 值，如果該車(chē)的垂直切換傾向值大于或等于閥值，則將該車(chē)劃分到3 1;如果該車(chē)的垂直切換 傾向值大于〇且小于閥值，則將該車(chē)劃分至洱;如果該車(chē)的垂直切