CN101505540B - 一种异构网环境下的网络选择方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种异构网环境下的网络选择方法和系统，包括：划分业务级别，设置满足业务级别的可行网络，并在网络侧维护业务级别与可行网络的对应关系；当终端处于空闲状态时，选择与业务需求匹配的业务级别，在当前环境中检测可用网络，将业务级别与可用网络发送到网络侧；根据业务级别，在网络侧标识可行网络与可用网络的公共项，得到备选网络列表，从备选网络列表中选择一个网络作为驻留网络；发起网络连接，当驻留网络满足业务需求时，直接接入到驻留网络，否则要求备选网络列表依次提交状态信息，当状态信息表明满足业务需求时接入所述网络。本发明提高了网络切换效率，减少了信令交互操作，提升了用户的使用体验。

Description

一种异构网环境下的网络选择方法和系统

技术领域

本发明涉及一种适用于异构网环境下的网络选择方法和系统。

背景技术

随着用户业务需求的不断提高，各种不同特征的无线接入技术不断涌现以满足用户的需求，如Wi-Fi、WLAN、WCDMA、WiMAX和LTE等等，但单一网络已很难满足未来人们对无线通信业务的需求。未来无线通信环境应该是多种无线接入技术并存，不同接入网络共同覆盖服务区域，可以共同为用户服务。因此，异构网环境条件下的网络选择问题成了相关研究人员的热门关注点。

异构网的一个显著特点是，无线接入技术众多，用户面临如何在众多无线接入网络中选取最优网络以享受最佳的业务体验。现有的网络选择方法中，大都是通过定义函数来描述用户的需求，让用户通过调整函数的权值或参数来选择满足需求的具体网络。这一点对大多数普通用户而言，过于复杂和专业，并不能真正体现“以用户为中心”。如何合理的使用异构网络环境下的网络资源，同时体现用户的层次性需求，已成为异构网使用中的问题。

此外，当前对终端空闲状态驻留网络的选择和业务提供网络的选择是相对独立的。虽然有些方法涉及到了空闲状态，诸如开机初始和信号恢复时网络选择问题，可仍旧没有把终端空闲状态的驻留网络和可能满足用户业务需求的网络联系起来。用户发起业务时，若当前接入的驻留网络不能满足用户业务需求，则只能切换到可以满足用户业务需求的网络。由于驻留网络和可能满足用户业务需求网络之间的独立关系，用户很可能在发起业务时就需切换网络，导致因过多的信令交互及较长的业务建立时间所带来的业务不稳定性，不利于用户体验。

再者，当前的网络选择大都默认是在用户发起业务或需要切换时进行网络选择。在选择时，可能需要跟所有的周边网络进行信令交互，获得需要的状态信息，进而判断相应网络的状态，为用户选择目标网络，这种方式导致在网络选择时，网络间信令交互较多，网络侧的计算量大且复杂，用户从发起业务到获得服务之间的时延也因而较大，用户使用业务时的切换效率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种异构网环境下的网络选择方法和系统。提高了网络切换效率，减少了信令交互操作，提升了用户的使用体验。

根据本发明一方面，提出一种异构网环境下的网络选择方法，包括以下步骤：划分业务级别，设置满足所述业务级别的可行网络，并在网络侧维护所述业务级别与所述可行网络之间的对应关系；当终端处于空闲状态时，选择与业务需求匹配的所述业务级别，在当前环境中检测可用网络，将所述业务级别与所述可用网络发送到网络侧；根据所述业务级别，在网络侧标识所述可行网络与所述可用网络的公共项，得到备选网络列表，从所述备选网络列表中选择一个网络作为驻留网络；发起网络连接，当所述驻留网络满足所述业务需求时，直接接入到所述驻留网络，否则，要求所述备选网络列表依次提交状态信息，当所述网络的状态信息表明满足所述业务需求时，接入所述网络。

根据本发明另一方面，还提出一种异构网环境下的网络选择系统，其中：终端侧包括：选择单元，当终端处于空闲状态时，选择与业务需求匹配的业务级别，在当前环境中检测可用网络，将所述业务级别与所述可用网络发送到网络侧；从与所述业务级别对应的备选网络列表中选择一个网络作为驻留网络；当所述驻留网络不满足业务需求时，从所述备选网络列表中依次选择满足所述业务需求的网络；接入单元，在终端空闲时接入所述驻留网络，在发起网络连接，当所述驻留网络满足所述业务需求时，接入到所述驻留网络；在所述驻留网络不满足业务需求时，接入所述满足所述业务需求的接入网络；网络侧包括：划分单元，划分业务级别，设置满足所述业务级别的可行网络，并维护所述业务级别与所述可行网络之间的对应关系；根据所述业务级别，标识所述可行网络与所述可用网络的公共项，得到备选网络列表；分配单元，分配所述驻留网络以及分配满足所述业务需求的接入网络。

与现有技术相比，本发明通过在终端侧根据业务需求设置业务级别，并在网络侧维护与业务级别对应的有序可行网络列表。如此，用户不必设置复杂的参数，只需选择业务级别就可能接入满意的网络。并且用户可以从有序可行网络列表中选择驻留网络进行网络预选择，为正式选择做准备，提高用户驻留网络就是满足用户业务需求目标网络的可能性。

网络侧维护更新有序可行网络列表，保证该列表可以实时地反映网络的基本情况，在正式选择时，依据业务需求，从有序可行网络列表中顺序选择网络，可减少网络选择时的网络间信令交互，使得部分信令交互工作可以放在非网络选择时期进行，提高了网络选择的效率。

附图说明

下面参照附图并结合实例来进一步描述本发明。其中：

图1示出本发明中异构网环境下的网络选择方法流程图。

图2示出本发明中创建业务级别与有序可行网络列表之间关系的方法实施例。

图3示出本发明中选择驻留网络的方法实施例。

图4示出本发明中选择正式接入网络的方法实施例。

图5示出现有技术中802.21的一种网络切换过程。

图6示出本发明中整个网络选择过程的信令交互过程。

图7示出本发明中一种异构网环境下的网络选择系统结构图。

图8中示出本发明中终端侧结构图。

图9示出本发明中网络侧结构图。

图10示出本发明中另一网络侧结构图。

图11示出本发明中另一网络侧结构图。

图12示出本发明中另一网络侧结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

图1示出本发明中异构网环境下的网络选择方法流程图，包括以下步骤：

在步骤101，划分业务级别，设置满足所述业务级别的可行网络，并在网络侧维护所述业务级别与所述可行网络之间的对应关系。

划分业务级别的原则是依据业务需求，用户的业务需求体现在服务价格、业务类型、移动性、安全性和QoS(带宽、时延、丢包率等)等指标上。以服务价格为例，划分业务级别的方法可以是根据用户对服务价格的承受能力，划分价格区间，价格区间对应业务级别，用户根据自己对服务价格的承受能力和对业务的需求，选择自己可以接受的价格区间，进而就选择了自己的业务级别。随着对用户需求的深入了解，以及对网络资源的更灵活配置，业务级别的划分可以依据更多的因素，以更好的体现业务需求，更优的利用网络资源。

在维护所述业务级别与可行网络之间的对应关系的基础上，还包括以下步骤：计算所述可行网络的能力并按所述能力大小进行排序，得到有序可行网络列表，并标识所述业务级别与所述有序可行网络列表之间的对应关系。在图2中示出创建所述业务级别与所述有序可行网络列表之间关系的方法流程，包括以下步骤：

在步骤201，划分适合业务级别的网络为该业务级别可行网络。

以通过服务价格划分业务级别为例，若某网络的服务价格在某业务级别对应的服务价格区间内，则将该网络标识为该业务级别可行网络。

在步骤202，计算相应业务级别可行网络的能力并按能力大小进行排序，得到与业务级别对应的有序可行网络列表。

网络能力的计算依据网络状态参数，包括静态参数，如服务价格、安全性和带宽等；动态参数，如可用资源、负载和QoS(带宽、时延、丢包率等指标)等。静态参数指反映网络状态且长期不变的参数，只在网络运营商根据需求对这些参数做出调整的时候改变。动态参数指反映网络状态且实时改变的参数，随着通信环境、用户数量等参数的变化而变化。

在计算网络能力之前，先要消除各参数的量纲效应，且需尽可能维持各参数值的变化信息。这就需要对各个参数，包括静态参数和动态参数，进行标准化处理。

设m个网络的n个状态参数的值为{P_i(j)|i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n}，根据参数特点，可分为收益型参数和成本型参数。状态参数中，网络提供的带宽、安全性和可用资源等收益型参数，其标准化处理方法为

$S_i\left(j\right)=\frac{P_i\left(j\right)}{P_{\max }\left(j\right)+P_{\min }\left(j\right)}---\left(1\right)$

对于像服务价格、负载等成本型参数，其标准化处理方法为

$S_i\left(j\right)=\frac{P_{\max }\left(j\right)+P_{\min }\left(j\right)-P_i\left(j\right)}{P_{\max }\left(j\right)+P_{\min }\left(j\right)}---\left(2\right)$

网络能力{NA(i)|i＝1，2，…，n}，其计算方法为

$\mathrm{NA}\left(i\right)=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_j{S}_i\left(j\right)---\left(3\right)$

其中w_j为各状态参数对网络能力的贡献度，可根据网络实际运行的经验，由专家得出该值。当前假定各状态参数对网络能力的贡献度相同，则网络能力的计算公式为：

$N{A}^{\′}\left(i\right)=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i\left(j\right)---\left(4\right)$

根据(4)式，计算网络能力，将可行网络按照网络能力的大小排序，即得相应业务级别的有序可行网络列表。

在步骤203，在网络侧标识所述业务级别与所述有序可行网络列表之间的对应关系。

此外，当状态参数变化时，还更新所述有序可行网络列表，具体包括以下步骤：

在步骤204，当本网络及周边网络的静态参数或动态参数发生变化且超过门限值时，各网络向周边网络广播状态参数变化的通知。

在步骤205，重复执行步骤201～步骤203，即重新划分可行网络，并计算新划分的可行网络的网络能力，更新有序可行网络列表。

在步骤206，网络侧更新有序可行网络列表后，向终端侧广播更新后的有序可行网络列表信息。

异构网环境下业务级别的划分，使用户可通过选择业务级别来表达自己的需求，进而选择驻留网络。驻留网络的选择和用户发起业务时能满足业务需求的网络不再独立，通过将业务级别与对应的可行网络或有序可行网络列表联系起来，使选择的驻留网络在某种可能性上就是当前最有可能满足该级别的业务需求的网络。我们称这种驻留网络的选择为网络预选择，而称用户发起业务或切换业务网络时的网络选择为网络正式选择。网络预选择的目的在于提高当前驻留网络即可满足该级别的业务需求的网络的可能性，从而降低在业务发起时发生切换的概率，网络预选择为网络正式选择服务。网络正式选择是决策可以满足用户所发起业务的业务需求的网络，给用户提供服务。下面将详细说明预选择和正式选择过程。

在步骤102，当终端处于空闲状态时，选择与业务需求匹配的业务级别，在当前环境中检测可用网络，将所述业务级别与所述可用网络发送到网络侧。

在终端侧可以识别网络侧广播的所选业务级别对应的可行网络列表信息，在开机初始或终端信号重新恢复时，若没有检测到与默认业务级别对应的可用网络，则按规则调整业务级别。

在步骤103，根据所述业务级别，在网络侧标识可行网络与终端在当前环境中检测到的可用网络的公共项，得到备选网络列表，从所述备选网络列表中选择一个网络作为驻留网络。该步骤执行网络的预选择过程。

优选地，标识有序可行网络列表与可用网络的公共项，并从中选择一个网络作为驻留网络。由于有序可行网络列表是按照网络的能力从大到小进行排序，当标识有序可行网络列表与可用网络的公共项后，优选地从能力大的网络开始选择，即从公共项的第一个网络开始选择，以顺序的方式依次判断，不仅提高效率，也可以提供更好接入能力更强的驻留网络。此外，当备选网络列表为空时，还可以调整业务级别，以便为终端侧提供接入网络。

图3示出本发明中选择驻留网络的方法实施例，包括以下步骤：

在步骤301，在终端侧设置默认业务级别。

在步骤302，网络侧广播业务级别对应的有序可行网络列表信息。

在步骤303，在初始或信号恢复时，判断是否有符合默认业务级别的网络，如果有，执行步骤304，否则，执行步骤305。

在步骤304，终端从可用网络中选择符合默认业务级别的网络，并从中选择信号强度最好的网络接入。

在步骤305，根据规则调整业务级别，直至选择到接入网络。

在步骤306，更改业务级别，终端将业务级别更改信息和可用网络信息递交给当前接入网络。

在步骤307，网络侧更改业务级别。

在步骤308，标识可用网络和有序可行网络列表的公共项，得到备选网络列表。

在步骤309，判断备选网络列表是否为空，如果是，执行步骤306，否则执行步骤310。

在步骤310，从备选网络列表中选择靠前的网络分配给用户。

在步骤104，发起网络连接，当所述驻留网络满足所述业务需求时，直接接入到所述驻留网络。否则，要求所述备选网络列表依次提交状态信息，当所述网络的状态信息满足所述业务需求时接入所述网络。

此外，当所述业务级别对应的备选网络列表中所有网络都不能满足需求时，则调整业务级别。在该步骤中执行网络的正式选择过程。下面结合图4说明本发明中正式选择接入网络过程的方法实施例，包括以下步骤：

在步骤401，判断发起网络选择操作的时机，如果是业务发起时的网络选择，执行步骤402，如果是业务使用过程中需切换的网络选择，执行步骤404。

在步骤402，业务发起时的网络选择，判断当前接入网络能否满足业务需求，如果能满足，执行步骤403，否则执行步骤404。

在步骤403，直接由当前接入网络服务用户，无需切换。

在步骤404，要求与业务级别对应的备选网络依次提交状态信息，执行步骤405。

在步骤405，判断已提交状态信息的网络能否满足业务需求，如果能满足业务需求，执行步骤406，否则执行步骤407。

在步骤406，由该满足业务需求的网络服务用户，停止判断。

在步骤407，判断是否与该业务级别对应的所有备选网络都已提交状态信息，如果是，执行步骤408，否则执行步骤404。

在步骤408，根据规则调整业务级别，调整的目标是备选网络列表不为空，执行步骤409。

调整业务级别的规则可以是如下所述，但是本领域技术人员应该可以理解，所述规则可以据此作出的相应修改或变形，都应包括在所述调整的范围内。若当前用户级别已是最高级别，则降低用户级别一级；若当前用户级别不是最高级别，则提高用户级别一级；若提高用户级别至最高级后，备选网络列表仍为空，则在原始用户级别的基础上降低用户级别一级。

在步骤409，判断是否已执行完所有业务级别调整，如果是，执行步骤410，否则执行步骤404。

在步骤410，所有备选网络均不能满足要求，拒绝服务用户。

图5是现有技术中802.21的一种网络切换过程。在网络选择阶段，需一次请求所有备选网络递交相关状态信息，然后做出统一判断。

图6是本发明中整个网络选择过程的信令交互过程，包括预选择过程和正式选择过程。在正式选择阶段，顺序地要求备选网络依次递交网络状态信息并做判断，一旦找到可以满足业务需求的网络则停止和备选网络的信令交互。该方式增加了非网络选择时期的网络间信令交互(维护有序可行网络列表)，但减轻了网络选择时的网络间信令交互，事实上网络选择时的信令交互才是影响网络选择效率的因素，因此本发明所提的顺序式选择过程有助于提高网络选择的效率，有利于用户体验。

下面通过实施例具体说明网络选择过程，包括两次的网络预选择和两次网络正式选择。在开机初始时，由网络1、网络2和网络3依次递交网络状态信息，在用户侧进行网络选择判断，在图6中用“三角”符号代表网络选择判断过程，用户根据默认业务级别选择网络1为驻留网络，为第一次网络预选择。在网络驻留过程中，用户更改了自己的业务级别，网络侧为其分配了新的驻留网络2取代原来的驻留网络1，为第二次网络预选择。网络2更新列表并通知网络1和网络3，在图6中用“圆圈”符号表示列表更新过程。用户发起业务时，网络侧判断当前接入网络2能否满足用户发起的业务需求，当前接入网络2可以满足用户的业务需求，则直接由当前接入网络服务用户。用户使用业务的过程中需要切换网络时，当前服务网络请求备选网络中顺序靠前的网络3递交状态信息，判断该网络不能满足用户的业务需求，则请求备选网络中下一网络1递交状态信息，判断该网络可以满足用户的业务需求，则选择网络1作为用户切换的目标网络，给用户继续提供服务。

此外，各网络在网络静态参数或动态参数变化超过门限值时，依据接收到的网络状态信息变化情况，维护更新有序可行网络列表，并广播网络状态信息的变化。在网络驻留时，用户更改业务级别之前，网络2的状态信息发生变化，该网络在更新本网络有序可行网络列表的同时，广播通知本网络状态信息的变化情况，网络1和网络3接收到该广播信息后，触发有序可行网络列表进行更新。

本发明将依据用户的业务需求为其划分业务级别，再按照级别分配网络的思想，使用户不需进行复杂的参数调整，只要根据需求选择级别，就可以接入到满足需求的网络，不必关注具体的网络选择过程。网络评价和选择问题由网络侧负责处理，以一个简单标准的方式体现了以用户为中心的理念。通过给异构网环境下的业务分级，可以更好地满足不同层次用户群体的需求。同时，在给业务分级并分配有序可行网络列表的基础上，首先通过网络预选择，最大限度地保证用户当前接入的网络就能满足其业务需求，降低用户在发起业务后切换网络的可能性；其次，在用户发起业务或业务使用中需切换时，不再需要和所有可用网络交互状态信息并一次性全部判断，而是标识用户探测的可用网络与该级别有序可行网络列表中用户当前接入网络之前的网络公共项为备选网络，依次要求备选网络递交状态信息并做出判断，在保证满足用户需求的同时，减少了选择过程中网络间的信令交互和运算量，降低了计算复杂度，进而减小了用户从发起业务到获得服务的时延，提高使用业务时切换的效率，有利于提高用户满意度。

图7示出本发明中一种异构网环境下的网络选择系统，包括终端侧和网络侧。在图8中示出本发明中终端侧结构图，图9示出本发明中网络侧结构图。

图8中示出本发明中终端侧结构图，包括：

选择单元，当终端处于空闲状态时，选择与业务需求匹配的业务级别，在当前环境中检测可用网络，将所述业务级别与所述可用网络发送到网络侧；从与所述业务级别对应的备选网络列表中选择一个网络作为驻留网络；当所述驻留网络不满足业务需求时，从所述备选网络列表中依次选择满足所述业务需求的网络；

接入单元，在终端空闲时接入所述驻留网络，在发起网络连接，当所述驻留网络满足所述业务需求时，接入到所述驻留网络；在所述驻留网络不满足业务需求时，接入所述满足所述业务需求的接入网络；

图9示出本发明中网络侧结构图。包括：

划分单元，划分业务级别，设置满足所述业务级别的可行网络，并维护所述业务级别与所述可行网络之间的对应关系；根据所述业务级别，标识所述可行网络与所述可用网络的公共项，得到备选网络列表；

分配单元，分配所述驻留网络以及分配满足所述业务需求的接入网络。

图10示出本发明中另一网络侧结构图，还包括：排序单元，计算所述可行网络的能力并按所述能力大小进行排序，得到有序可行网络列表。

所述划分单元还标识所述业务级别与所述有序可行网络列表之间的对应关系。所述分配单元还标识所述有序可行网络列表与所述可用网络的公共项，得到备选网络列表，从所述备选网络列表中选择一个网络作为驻留网络并分配。

图11示出本发明中另一网络侧结构图，还包括：变更单元，当所述备选网络列表为空时，通知所述终端侧调整所述业务级别。

此外，当本网络及周边网络的静态参数或动态参数发生变化且超过门限值时，通知所述划分单元更新有序可行网络列表。

图12示出本发明中另一网络侧结构图，还包括：判断单元，当判断所述业务级别对应的所述备选网络列表中所有网络都不能满足所述业务需求时，通知选择单元重新选择与业务需求对应的业务级别。

本发明针对异构网环境下网络选择问题，提出了一种网络选择方法和系统，一方面从以用户为中心的角度出发，通过给业务分级并根据业务级别分配有序可行网络列表，让用户只需根据需求选择级别，即可接入满足需求的网络，而不用直接面向网络以参与具体的网络评价和选择问题；另一方面，为降低用户发起业务时就引起切换概率，让用户可在空闲阶段调整用户级别进行网络预选择，选择驻留网络，为网络正式选择做准备，提高驻留网络就是可以满足该级别用户发起的业务需求的网络；最后，为减小网络选择时网络间信令交互和系统运算量，降低业务建立时间，提高网络选择效率，在有序可行网络列表的基础上，提出一种顺序式的网络选择的方式。

Claims (8)

1.一种异构网环境下的网络选择方法，包括以下步骤：

划分业务级别，设置满足所述业务级别的可行网络，依据网络状态参数计算所述可行网络的能力并按所述能力大小进行排序，得到有序可行网络列表，并在网络侧维护所述业务级别与所述有序可行网络列表之间的对应关系；

当终端处于空闲状态时，选择与业务需求匹配的所述业务级别，在当前环境中检测可用网络，将所述业务级别与所述可用网络发送到网络侧；

根据所述业务级别，在网络侧标识所述有序可行网络列表与所述可用网络的公共项，得到备选网络列表，在所述备选网络列表中从能力大的网络开始选择一个网络作为驻留网络；

发起网络连接，当所述驻留网络满足所述业务需求时，直接接入到所述驻留网络，否则，要求所述备选网络列表依次提交状态信息，当所述网络的状态信息表明满足所述业务需求时，接入所述网络。

2.如权利要求1所述网络选择方法，其中，从所述备选网络列表中选择一个网络作为驻留网络的操作，还包括以下步骤：当所述备选网络列表为空时，调整所述业务级别。

3.如权利要求1所述网络选择方法，其中，在发起网络连接后，还包括以下步骤：当所述业务级别对应的所述备选网络列表中所有网络都不能满足所述业务需求时，调整所述业务级别。

4.如权利要求1所述网络选择方法，还包括以下步骤：当本网络及周边网络的静态参数或动态参数发生变化且超过门限值时，更新所述有序可行网络列表，向周边网络广播状态参数变化通知。

5.一种异构网环境下的网络选择系统，其中：

终端侧包括：

选择单元，当终端处于空闲状态时，选择与业务需求匹配的业务级别，在当前环境中检测可用网络，将所述业务级别与所述可用网络发送到网络侧；在与所述业务级别对应的备选网络列表中从能力大的网络开始选择一个网络作为驻留网络；当所述驻留网络不满足业务需求时，从所述备选网络列表中依次选择满足所述业务需求的网络；

接入单元，在终端空闲时接入所述驻留网络，在发起网络连接，当所述驻留网络满足所述业务需求时，接入到所述驻留网络；在所述驻留网络不满足业务需求时，接入所述满足所述业务需求的接入网络；

网络侧包括：

划分单元，划分业务级别，设置满足所述业务级别的可行网络，并维护所述业务级别与所述可行网络之间的对应关系，标识所述业务级别与所述有序可行网络列表之间的对应关系；根据所述业务级别，标识所述有序可行网络列表与所述可用网络的公共项，得到备选网络列表；

分配单元，分配所述驻留网络以及分配满足所述业务需求的接入网络；

排序单元，依据网络状态参数计算所述可行网络的能力并按所述能力大小进行排序，得到有序可行网络列表。

6.如权利要求5所述网络选择系统，其中，网络侧还包括：变更单元，当所述备选网络列表为空时，通知所述终端侧调整所述业务级别。

7.如权利要求5所述网络选择系统，其中，网络侧还包括：判断单元，当判断所述业务级别对应的所述备选网络列表中所有网络都不能满足所述业务需求时，通知所述选择单元重新选择与所述业务需求对应的所述业务级别。

8.如权利要求5所述网络选择系统，其中，所述变更单元还在本网络及周边网络的静态参数或动态参数发生变化且超过门限值时，通知所述划分单元更新所述有序可行网络列表。

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