CN101404819B - 一种异构无线网络分级联合接纳控制的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异构无线网络分级联合接纳控制的方法，包括：当业务到达终端时，终端在每种网络中获得信号强度最优的网络，并将所获得各个不同网络的资源信息发送至各个本地接纳控制点LCAC和联合呼叫接纳控制接入点JCAC；各个LCAC采用自身的接入策略判别终端所获得资源是否允许接入，并将判别结果发送至JCAC；JCAC将允许终端接入的LCAC按照资源顺序排序为候选网络列表，选择出资源最优的LCAC通知终端接入。本发明还公开了一种异构无线网络分级联合接纳控制的设备，包括：终端、多个LCAC和JCAC。本发明的方法和设备接入率较高，系统资源利用率较高。

Description

一种异构无线网络分级联合接纳控制的方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是指一种异构无线网络分级联合接纳控制的方法和设备。

背景技术

在无线通信系统中，由于系统资源有限，每个业务流都有各自的资源需求，独占资源会降低系统资源的利用率，而大量的共享资源又会带来单个业务流的QoS的下降，甚至导致系统整体性能下降。

因此确定合理的接纳控制机制是实现资源利用率和QoS之间折中的关键技术，现有的接纳控制机制面向单一的网络，采用特定控制算法，综合分析当前的网络状态，包括已接纳的业务流信息和新进业务流的资源需求，判定当前网络的可用资源是否满足新进业务流的QoS需求，在保证现有连接的QoS基础上判决是否接纳新的连接，保证允许接入的业务的端到端服务质量。

在异构的网络中，接纳控制可能会允许终端同时与多个无线网络建立连接传递同一个业务，从而获得比单个网络连接更好的服务质量。

在异构网络环境下的联合接纳控制主要分为基于负载的联合接纳控制方案和基于自适应带宽管理的动态联合接纳控制方案。

基于负载的联合接纳控制方案

基于负载均衡的联合接纳控制策略采用分级结构，将接纳控制机制分为水平呼叫接纳控制(HCAC)和垂直呼叫接纳控制(VCAC)。HCAC以分布式结构分布在网络内，如WLAN中的接入点(AR)，WCDMA中Node B等，在自身的网络中控制一个接纳网络内的接纳控制策略。VCAC控制网络间的接纳策略，集中部署。HCAC和VCAC可以相互通信。

基于自适应带宽管理的动态联合接纳控制方案

主要应用场景是异构蜂窝网络，如GSM、GPRS、UMTS网络等，具有相同的覆盖范围且完全重叠。提出的基于自适应带宽管理的动态联合接纳控制方案包括三个部分：联合接纳控制器、阈值带宽分配单元和带宽阈值更新控制器。在新业务到达时，多模终端向联合接纳控制器发送业务请求。联合接纳控制器从带宽预留单元得到每种无线接入技术(RAT)的当前可用带宽，判决是否接纳该呼叫并且选择接纳的RAT。

上述基于负载的联合接纳控制机制虽然采用了分级结构，对不同的RAT技术采用了同样的接纳控制判决策略，缺乏灵活性和准确性；基于自适应带宽管理的动态联合接纳控制方案仅仅考虑了无线蜂窝网络，忽略了其他无线网络，如WLAN等，并且该方案将所有的接纳控制功能都集中在联合呼叫接纳控制接入点(JCAC)上。上述两种接纳控制方案对接入的新业务或切换来的业务在判决后直接接入或丢弃，接入率较低，系统资源利用率也较低。

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种异构无线网络分级联合接纳控制的方法和设备，以解决上述异构网络中，由于对接入的新业务或切换来的业务在判决后直接接入或丢弃，接入率较低，系统资源利用率也较低的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种异构无线网络分级联合接纳控制的方法，包括：

当业务到达终端时，终端在每种网络中获得信号强度最优的小区，并将所获得各个不同网络的资源信息发送至各个本地接纳控制点LCAC和联合呼叫接纳控制接入点JCAC；

各个LCAC采用自身的接入策略判别终端所获得资源是否允许接入，并将判别结果发送至JCAC；

JCAC将允许终端接入的LCAC按照资源顺序排序为候选网络列表，选择出资源最优的LCAC通知终端接入。

优选的，

终端将各个不同网络的资源信息发送至LCAC为：

终端将业务编号SID、带宽等级描述BL、时延等级描述DL、用户选择UP、网络类型NT、小区编号CID、信号强度描述RSSD发送至LCAC；

LCAC将判别结果发送至JCAC，判别结果包括：表明LCAC拒绝/接收业务的接纳控制字段CAC、是否执行过自适应调整预测的自适应调整AAP、小区负载描述LD、带宽描述BD。

优选的，该方法在业务到达终端时，还包括：

终端判别出到达的业务是新业务或是切换来的业务，并将判别结果加入在所述资源信息中；

在JCAC将允许终端接入的LCAC按照资源顺序排序为候选网络列表的同时，还包括：

JCAC将拒绝终端接入的LCAC按照资源顺序排序为等待网络列表，当所述到达终端的业务为新业务，且所述候选网络列表中无可供选择的网络时，向终端发送拒绝接入消息。

优选的，当LCAC采用自身的接入策略判别拒绝终端接入、且到达终端的业务为切换来的业务时，还包括：对自身的网络资源执行自适应调整预测，预估出网络可以分配给业务的最大可用资源；

LCAC将含有判别结果的消息发送至JCAC；

如果候选网络列表为空，就进入等待网络列表，JCAC从等待网络列表中选出资源最优网络的LCAC，作出是否接纳判决，如果可以接纳，向相应的LCAC发送自适应调整请求消息ADA_REQ，该消息用于向LCAC发送调整请求；

所述自适应调整请求消息包括：业务编号SID、网络类型NT、小区编号CID。

优选的，当执行过自适应调整后的LCAC发送的判别结果为拒绝接入时，还包括：

JCAC与终端保持连接，并提高终端发送请求接入业务的优先级或对该业务为终端设置优先接入的标识。

本发明还提供一种异构无线网络分级联合接纳控制的设备，包括：终端、部署在异构网络中不同小区内的本地接纳控制点LCAC和所连接的联合呼叫接纳控制接入点JCAC；

所述终端包括：

收发单元，用于从网络中接收业务或向网络发送消息；

选择单元，用于在每种网络中获得信号强度最优的小区；

请求单元，用于将获得各个不同网络的资源信息通过所述收发单元，发送至各个本地接纳控制点LCAC和联合呼叫接纳控制接入点JCAC；

LCAC包括：

收发单元，用于同终端或JCAC收发消息；

判别单元，用于采用自身的接入策略判别终端所获得的资源信息是否允许接入，并将判别结果发送至JCAC；

JCAC包括：

收发单元，用于同LCAC收发消息；

候选列表单元，用于将允许终端接入的LCAC按照资源顺序排序为候选网络列表；

控制接入单元，用于从所述候选列表单元中选择出资源最优的LCAC通知终端接入。

优选的，所述终端内还包括：

业务判别单元，用于判别出到达的业务是新业务或是切换来的业务，并将判别结果加入在所述资源信息中；

所述JCAC还包括：

等待列表单元，用于将拒绝终端接入的LCAC按照资源顺序排序为等待网络列表，当所述到达终端的业务为新业务，且所述候选网络列表中无可供选择的网络时，向终端发送拒绝接入消息。

优选的，所述LCAC还包括：

自适应调整单元，用于在所述判别单元判别出拒绝终端接入后，判断出到达终端的业务为切换来的业务，对自身的网络资源执行自适应调整，并触发判别单元再次判别是否允许终端接入，生成判别结果发送至JCAC。

本发明的方法和设备将网络选择与网络接入两个过程分开，分别在不同设备中予以实现，第一次是在终端侧根据信号强度的初步筛选，将每种RAT内的小区唯一化；执行过本地接纳判决之后，由JCAC进行第二次网络选择，综合不同RAT的多个性能指标(可用带宽、网络负载、用户偏好等)选择出最优的接入网络；因此，接入率较高，系统资源利用率也较高。

附图说明

图1是异构网络下终端分布的示意图；

图2是方法实施例的流程图；

图3是SER_REQ消息的结构图；

图4是DEC_REP消息的结构图；

图5是ADA_REQ的结构图；

图6是装置实施例的结构图。

具体实施方式

为清楚说明本发明的方法和设备，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。

本发明应用在异构无线网络中，例如：如图1所示的异构无线网络的示意图，在图1中的异构无线网络中的结构下，各个小区中由本地呼叫接纳控制点(LCAC)实现终端的接入，各个LCAC连接JCAC，并由JCAC管理。

无线接入技术按照覆盖范围(半径)的大小分为了三类无线技术C₁，C₂，C₃，C₁以WLAN为例，C₂以蜂窝网络为例，C₃以WiMAX为例。其中，三种无线技术的覆盖半径r形成三种不同大小的覆盖范围，即r(C₁)＜r(C₂)＜r(C₃)。图中四个终端(MN)A、B、C、D分别处于各种无线技术所覆盖的小区内，终端A处于WLAN的范围内，终端B处于WLAN和WiMAX的重叠覆盖范围内，终端D处于WLAN、蜂窝和WiMAX的覆盖范围内，终端C不但处于WLAN、蜂窝和WiMAX范围内，而且终端C处于相同无线技术下的不同小区AR1和AR2中。

终端C在接收到不同无线技术的业务时，其选择接入网路的过程可参见图2，包括：

步骤11：业务到达；

MN在移动过程中，可能会接收到各种不同网络的业务；

步骤12：MN判断业务类型；

MN首先将业务进行分类，分为新生成的业务，和从其他小区或网络切换过来的业务两类，并获取业务QoS请求参数，包括带宽、时延等参数指标。

步骤13：对于新业务或切换来的业务，MN需要执行小区搜索过程。

MN执行小区发现过程。对于多模终端MN，在移动过程中，MN激活所有可能的接口来接收不同无线接入技术小区广播的注册消息，从而实现网络发现过程；对于多模终端来说，如果始终保持所有接口激活，会带来较大的功耗。因此MN周期性的执行扫描过程，MN收到的小区注册消息可能来自于同一种网络的不同小区，也可能来自不同种网络的小区。

步骤14：MN判断连接的各种RAT的小区，当连接的同种RAT小区的数量为两个以上时，MN选择出信号强度(RSS)最佳的小区，形成可选网络列表，可选网络列表中每种RAT仅对应一个小区，判断完所有不同的RAT后，形成网络列表。

步骤15：MN将选择出的小区发送至LCAC；

MN将业务QoS请求参数以及可选网络信息封装成SER_REQ请求消息，并发送给可选网络列表内的本地LCAC和JCAC，消息格式如图3所示；

业务请求消息SER_REQ用于新业务到达时，MN向可选网络的LCAC实体和JCAC通知新业务的到达以及相关业务参数信息。其中SIU字段为业务信息单元(Service Information Unit)字段，对应于业务QoS请求参数；NIU字段为可选网络字段(Network InformationUnit)，为可选的网络信息。

业务编号(SID)：用于唯一标识业务流；带宽等级描述(BL)：表明新业务或切换业务的带宽请求等级；时延等级描述(DL)：表明新业务或切换业务的时延要求等级；用户选择(UP)：表明用户选择偏好；预留字段(REV)：用于新增的新业务QoS请求参数的描述；网络类型(NT)：标识网络类型，例如，0代表WLAN，1代表GPRS等；小区编号(CID)：标识每种网络类型中的小区的编号；信号强度描述(RSSD)：描述MN感知的信号强度等级；预留字段(RESV)：用于新增网络参数的描述。

步骤16：LCAC判读是否满足接入条件；

接收到来自MN的SER_REQ后，位于可选网络列表内相应的LCAC执行各自的接纳控制判决策略，如基于测量或基于参数的方式等。

步骤17：LCAC将含有判决结果的消息发送至JCAC；

判决上报消息DEC_REP用于LCAC实体向JCAC实体上报本地判决结果以及本地网络状况，本地网络状况包括可用带宽、负载等性能参数；消息格式如图4所示，NT、CID、RSSD字段均与SER_REQ相同；

接纳控制字段(CAC)：该字段表明LCAC拒绝/接收业务，0表示接收，1表示拒绝，缺省为“1”；

自适应调整(AAP)：该字段表明是否执行了自适应调整预测过程，0表示执行，1表示为不执行，缺省为“1”；

负载描述(LD)：表明当前LCAC所在小区内的网络负载状况；

带宽描述(BD)：表明当前LCAC所在小区内的可用带宽；

预留字段(RESV)：用于新增的网络状况参数的描述；

步骤18：JCAC接收到来自本地LCAC的DEC_REP消息后，判断该消息，如果判决结果为接纳，就将该网络列入候选网络列表，如果判决结果为拒绝，将该网络列入等待网络列表。

步骤19：JCAC发出接纳或拒绝消息；

如果候选网络列表有可供选择的网络，执行目标网络选择，为业务选择最优的网络，并通知MN将该业务接入该网络；如果没有，则发出拒绝接入消息。

上面详细了新业务的处理流程，对于切换的业务，在步骤15之后，LCAC执行步骤26；

步骤26：LCAC判读是否满足接入条件；

接收到来自MN的SER_REQ后，位于可选网络列表内相应的LCAC执行各自的接纳控制判决策略，如基于测量或基于参数的方式等。对于不满足接入条件的，执行步骤27；

步骤27：LCAC进行自适应调整；

LCAC可对不同的业务设置相应的优先级，对于优先级较高的切换业务，比如语音业务，如果判决结果为不能接纳，就执行自适应调整预测。如采用带宽降级策略，降低域内优先级较低的业务的带宽，从而预估出网络可以分配给业务的最大可用资源。

步骤28：LCAC将含有判决结果的消息发送至JCAC；

步骤29：JCAC接收到来自本地LCAC的DEC_REP消息后，判断该消息，如果判决结果为接纳，就将该网络列入候选网络列表，如果判决结果为拒绝，将该网络列入等待网络列表。

步骤30：JCAC发出接纳或保持连接；

如果候选网络列表有可供选择的网络，执行目标网络选择，为业务选择最优的网络，并通知MN将该业务接入该网络；

如果候选网络列表为空，就进入等待网络列表，从列表中选择出资源最优网络的LCAC，由于等待网络列表中的LCAC均进行过自适应调整，并预留出最大带宽，做出是否接纳判决，如果可以接纳，向相应的LCAC发送ADA_REQ消息，如果还不能接纳，则采用通过其他网络分集传输；自适应请求消息格式如图5所示，自适应调整请求消息ADA_REQ用于向LCAC发送调整请求，该消息包括业务编号、网络编号和调整通知，SID、NT和CID字段与前述的定义的消息相同；自适应调整(AA)：该字段用于通知相应网络的LCAC进行自适应调整操作，以便于接纳业务；预留字段(RESV)：用户新增调整参数的描述。

执行自适应调整策略后，通知MN将业务接纳入该网络，如果无法接入，则与该MN保持连接，对该MN设置接入优先级标识或提高其业务的优先级，等到网络资源允许后，优先接入该MN。

从前述的HJCAC接入流程可以看出，本发明的方案将接纳判决和目标网络选择两部分分布执行。其中目标网络选择包括两次网络选择，第一次是在终端侧根据信号强度的初步筛选，将每种RAT内的小区唯一化；执行过本地接纳判决之后，由JCAC进行第二次网络选择，综合不同RAT的多个性能指标(可用带宽、网络负载、用户偏好等)选择出最优的接入网络。为上述的接入过程，所定义的三种SER_REQ、DEC_REP、ADA_REQ封装消息不但可适用于本发明，还可在预留字段拓展新功能，完善接入过程。

上面详细说明了本发明的方法实施例，对于本发明的方法，可有多种实现形式，下面给出优选的设备实施例详细说明。

参见图6，该设备包括：终端、部署在异构网络中不同小区内的LCAC和所连接的JCAC；

所述终端包括：

收发单元，用于从网络中接收业务或向网络发送消息；

选择单元，用于在每种网络中获得信号强度最优的网络；

请求单元，用于将获得各个不同网络的资源信息通过所述收发单元，发送至各个本地接纳控制点LCAC和联合呼叫接纳控制接入点JCAC；

LCAC包括：

收发单元，用于同终端或JCAC收发消息；

判别单元，用于采用自身的接入策略判别终端所获得的资源信息是否允许接入，并将判别结果发送至JCAC；

JCAC包括：

收发单元，用于同LCAC收发消息；

候选列表单元，用于将允许终端接入的LCAC按照资源顺序排序为候选网络列表；

控制接入单元，用于从所述候选列表单元中选择出资源最优的LCAC通知终端接入。

优选的，所述终端内还包括：

业务判别单元，用于判别出到达的业务是新业务或是切换来的业务，并将判别结果加入在所述资源信息中；

所述JCAC还包括：

等待列表单元，用于将拒绝终端接入的LCAC按照资源顺序排序为等待网络列表，当所述到达终端的业务为新业务时，向终端发送拒绝接入消息。

优选的，所述LCAC还包括：

自适应调整单元，用于在所述判别单元判别出拒绝终端接入后，判断出到达终端的业务为切换来的业务，对自身的网络资源执行自适应调整，并触发判别单元再次判别是否允许终端接入，生成判别结果发送至JCAC。

优选的，所述JCAC还包括：

优先级单元，用于LCAC发送的判别结果为拒绝接入、且该业务为切换业务时，与终端保持连接，并提高终端发送请求接入业务的优先级或对该业务为终端设置优先接入的标识。

上述方法实施例的接入过程可在设备中完全实现，不再一一赘述，对于本发明各个实施例中所阐述的方法和设备，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种异构无线网络分级联合接纳控制的方法，其特征在于，包括：

当业务到达终端时，终端在每种网络中获得信号强度最优的小区，并将所获得各个不同网络的资源信息发送至各个本地接纳控制点LCAC和联合呼叫接纳控制接入点JCAC；

各个LCAC采用自身的接入策略判别终端所获得资源是否允许接入，并将判别结果发送至JCAC；

JCAC将允许终端接入的LCAC按照资源顺序排序为候选网络列表，选择出资源最优的LCAC通知终端接入。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

终端将各个不同网络的资源信息发送至LCAC为：

终端将业务编号SID、带宽等级描述BL、时延等级描述DL、用户选择UP、网络类型NT、小区编号CID、信号强度描述RSSD发送至LCAC；

LCAC将判别结果发送至JCAC，判别结果包括：表明LCAC拒绝/接收业务的接纳控制字段CAC、是否执行过自适应调整预测的自适应调整AAP、小区负载描述LD、带宽描述BD。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法在业务到达终端时，还包括：

终端判别出到达的业务是新业务或是切换来的业务，并将判别结果加入在所述资源信息中；

在JCAC将允许终端接入的LCAC按照资源顺序排序为候选网络列表的同时，还包括：

JCAC将拒绝终端接入的LCAC按照资源顺序排序为等待网络列表，当所述到达终端的业务为新业务，且所述候选网络列表中无可供选择的网络时，向终端发送拒绝接入消息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当LCAC采用自身的接入策略判别拒绝终端接入、且到达终端的业务为切换来的业务时，还包括：对自身的网络资源执行自适应调整预测，预估出网络可以分配给业务的最大可用资源；

LCAC将含有判别结果的消息发送至JCAC；

如果候选网络列表为空，就进入等待网络列表，JCAC从等待网络列表中选出资源最优网络的LCAC，作出是否接纳判决，如果可以接纳，向相应的LCAC发送自适应调整请求消息ADA_REQ，该消息用于向LCAC发送调整请求；

所述自适应调整请求消息包括：业务编号SID、网络类型NT、小区编号CID。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当执行过自适应调整后的LCAC发送的判别结果为拒绝接入时，还包括：

JCAC与终端保持连接，并提高终端发送请求接入业务的优先级或对该业务为终端设置优先接入的标识。

6.一种异构无线网络分级联合接纳控制的设备，其特征在于，包括：终端、部署在异构网络中不同小区内的本地接纳控制点LCAC和所连接的联合呼叫接纳控制接入点JCAC；

所述终端包括：

收发单元，用于从网络中接收业务或向网络发送消息；

选择单元，用于在每种网络中获得信号强度最优的小区；

请求单元，用于将获得各个不同网络的资源信息通过所述收发单元，发送至各个本地接纳控制点LCAC和联合呼叫接纳控制接入点JCAC；

LCAC包括：

收发单元，用于同终端或JCAC收发消息；

判别单元，用于采用自身的接入策略判别终端所获得的资源信息是否允许接入，并将判别结果发送至JCAC；

JCAC包括：

收发单元，用于同LCAC收发消息；

候选列表单元，用于将允许终端接入的LCAC按照资源顺序排序为候选网络列表；

控制接入单元，用于从所述候选列表单元中选择出资源最优的LCAC通知终端接入。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述终端内还包括：

业务判别单元，用于判别出到达的业务是新业务或是切换来的业务，并将判别结果加入在所述资源信息中；

所述JCAC还包括：

等待列表单元，用于将拒绝终端接入的LCAC按照资源顺序排序为等待网络列表，当所述到达终端的业务为新业务，且所述候选网络列表中无可供选择的网络时，向终端发送拒绝接入消息。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述LCAC还包括：

自适应调整单元，用于在所述判别单元判别出拒绝终端接入后，判断出到达终端的业务为切换来的业务，对自身的网络资源执行自适应调整，并触发判别单元再次判别是否允许终端接入，生成判别结果发送至JCAC。

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