CN102238682B - 一种基于异构融合网络的网络选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于异构融合网络的网络选择方法，属于无线通信领域。本方法在用户成功接入网络后，通过判断业务类型和通信对端的类别触发网路选择类型：若当前用户的通信对端处于无线异构融合环境中，环境感知系统服务器触发联合网络选择；若当前用户的通信对端的接入网络固定，则只需触发一般基于环境感知的网络选择方法；其中联合网络选择方法是通过匹配策略将当前用户的网络选择列表与通信对端的网络选择列表相关后的结果分别返还给当前用户和通信对端。本发明提高了资源利用率，为通信双方选择最佳接入网络，改善了用户体验。

Description

一种基于异构融合网络的网络选择方法

技术领域

本发明涉及一种基于异构融合网络的网络选择方法，属于无线通信领域。

背景技术

随着各种宽带无线接入技术地不断涌现，这些技术由于其在特定场景中所展现出的优异的性能，例如：IEEE802.11能够在一些热点地区如机场、校园等提供高速高带宽的互联网接入；而蜂窝网如CDMA2000、WCDMA、GPRS等在更广阔的覆盖范围内提供较低的传输速率且支持终端高速运动，未来移动通信发展的趋势不可能是一种技术独占市场，而是多种无线接入技术共存、相互补充形成融合的移动通信系统。同时2G/3G/4G蜂窝无线网络以及WiMAX等在世界范围内的广泛使用，下一代的无线网络必将是在现有网络充分发展的基础上，通过统一控制和管理，形成这些在应用背景、目标、发展方向、系统结构、覆盖范围、通信协议、链路特性、应用场景和业务提供能力等方面各不相同的接入网络以及未来可能应新的需求产生的各种新型接入网络技术并存与发展且交叠覆盖的异构无线融合网络。

下一代无线异构融合网络环境的异构性表现是多方面的，一是无线接入技术的异构，如CDMA、TDMA和OFDM等；二是业务的异构，如语音、数据、流媒体等；三是移动终端的异构，如手机、电脑、传感器等，因此用户在一次会话当中通过一种或多种终端接入一种或多种接入网络使用一种业务或多种业务的集合。现有技术中还缺少帮助通信双方选择最优无线接入网络的网络选择机制，提供一种新的网络选择机制用来帮助通信双方选择最优的无线接入网络，提供给用户始终保持最佳连接的业务是必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种基于异构融合网络的网络选择方法。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种基于异构融合网络的网络选择方法，包括如下步骤：

步骤101，当前用户接入异构融合网络，环境感知系统服务器针对当前用户终端所处的网络环境生成网络选择列表，具体包括如下步骤：

步骤101-1，当前用户终端扫描可用无线网络，并根据当前用户终端存储的接入网配置列表选择最优可用无线网络接入；

若当前用户接入当前最优可用无线网络，将成功接入网络的事件发送至环境感知系统服务器；

若当前用户没有成功接入当前最优可用无线网络，用户根据当前用户终端存储的接入网配置列表选择次优网络接入，并将成功接入网络的事件发送至环境感知系统服务器；

步骤101-2，判断当前用户接入的网络是否满足驻留条件；

若满足驻留要求，则当前用户发出业务需求，进入步骤102；

若不满足驻留要求，更新存储在当前用户终端的接入网配置列表，返回步骤101-1，重新选择可用无线网络；

步骤102，判断通信对端接入网环境是否是异构融合网络：

步骤102-1，当通信对端接入网环境不是异构融合网络环境，触发基于环境感知的网络选择，具体包括如下步骤：

步骤A：网络选择服务器识别当前用户发出的业务需求；

步骤B：网络选择服务器根据业务需求对网络进行模糊分级；

步骤C：网络选择服务器过滤不满足业务需求的网络，统计候选网络个数；

C-1，当候选网络个数为零时，网络选择服务器返回决策结果给当前用户或环境感知系统服务器；

C-2，当候选网络个数不为零时，判断候选网络是否唯一：

当候选网络唯一时，做出选择接入网络，网络选择服务器将唯一可用的无线网络作为决策结果返回给当前用户或环境感知系统服务器；

当候选网络不唯一时，网络选择服务器根据环境感知服务器提供的环境信息进行决策并将多个可用网络以列表形式返回给当前用户或环境感知系统服务器；

步骤102-2，当通信对端接入网环境是异构融合网络环境，进行联合网络选择，具体包括如下步骤：

步骤E，根据环境感知系统服务器所处的网络环境生成当前用户的网络选择列表；

步骤F，判断当前网络能否满足业务需求：

步骤F-1，若当前网络能满足业务需求，环境感知系统服务器查找通信对端位置，判断通信对端是否在本地：

当通信对端在本地时，进入步骤103；

当通信对端不在本地时，进入步骤104；

步骤F-2，若当前网络不能满足业务需求，结束联合网络选择，将相关结果返回给当前用户；

步骤103，本地网络选择服务器针对通信对端进行网络选择，具体包括如下步骤：

步骤103-1，网络选择服务器根据环境感知系统服务器所处的网络环境生成通信对端的网络选择列表；

步骤103-2，根据匹配策略得到当前用户网络选择列表和通信对端网络选择列表的相关结果，网络选择服务器将相关结果返回给当前用户、通信对端用户；

步骤104，当前用户环境感知系统服务器进行网络选择，具体包括如下步骤：

当前用户发送会话事件至通信对端的环境感知服务器，判断通信对端是否由本地服务器提供服务；

步骤104-1，若通信对端是由本地服务器提供服务，通信对端返回确认信息给当前用户，当前用户的环境感知服务器发送当前用户的网络选择列表给通信对端；同时，网络选择服务器根据环境感知系统服务器所处的网络环境生成通信对端的网络选择列表；

根据匹配策略得到当前用户网络选择列表和通信对端网络选择列表的相关结果，网络选择服务器将相关结果返回给当前用户、通信对端用户；

步骤104-2，若通信对端不是由本地服务器提供服务，结束网络选择，将相关结果返回给当前用户。本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：提高了资源利用率，为通信双方选择最佳接入网络，改善了用户体验。

附图说明

图1是本发明异构无线网络环境下网络选择系统部署图。

图2是本发明中环境感知系统服务器逻辑框图。

图3是本发明中环境感知服务器信息处理模型。

图4是本发明中用户开机网络接入流程图。

图5是本发明用户发起会话触发网络选择流程图。

图6是本发明联合网络选择流程图。

图7是本发明基于环境感知的网络选择流程图。

图8为本方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示的异构无线网络环境下网络选择系统部图，主要包括以下模块：网络选择服务器和环境感知服务器、用户及其所处的无线异构融合网络。

环境感知服务器的主要功能是：采集、处理、建模与表示、存储环境信息，主动以及被动提供服务。

网络选择服务器的主要功能是监测网络选择触发消息，并进行网络选择。

图中左侧和右侧两个椭圆中分别表示用户A和用户B的环境构成：用户、终端、业务以及异构无线网络覆盖。

图2是本发明中环境感知系统服务器逻辑框图。

该逻辑基本结构主要分为三部分：业务提供者、环境感知服务器、业务使用者。业务提供者包括环境信息管理服务器、网络选择服务器、位置服务器、OSA应用服务器，其负责向用户提供具体的信息和服务；环境感知服务器包括需求分析代理、环境信息采集代理、服务中介代理、环境信息、事件、服务综合处理服务器和信息和服务器提供代理，其负责接收、分析用户事件请求，沟通和协调各应用服务器分工与合作，以提供和满足用户服务需求。业务使用者主要包含用户终端、网络选择服务器和接入网管理服务器，其可以发出业务需求和其他事件请求也响应环境感知服务器发出的命令。

下面将详细介绍环境感知服务器各功能模块。

需求分析代理：提供事件分类和事件过滤,以及传送相应触发消息。例如：当用户发出业务请求事件时，需求分析代理响应其需求，并触发网络选择；当接入网管理服务器报告接入网特性、状态相关的动态变化事件时，其触发环境信息、事件、服务综合处理服务器进行处理环境信息更新等处理。

环境信息采集代理：与相关传感器（环境信息源）相关联，负责环境信息的采集和预处理。

服务中介代理：业务提供者向其注册和绑定，其将业务提供者的服务功能进行抽象并储存，当其他服务器或用户需要使用某一业务时，服务中介代理向该服务器或用户提供使用该业务的方法或接口。

环境信息、事件、服务综合处理服务器：主要负责事件检测、触发和处理。和严焕杰专利的中间件服务器功能大体一样，只是环境信息的更新和存储是通过环境信息管理服务器（业务提供者）完成的。

信息和服务器提供代理：负责与向环境信息使用者进行交互。具体功能与严焕杰专利的通告模块相同（subcribe、notify、push）。

如图3所示的环境感知服务器信息处理模型，其主要工作流程如下：环境信息的获取——环境信息的处理——环境信息的建模与表示——环境信息的存储——环境信息的应用。

环境信息主要分为用户环境信息、网络环境信息和业务环境信息三大类。其中用户环境信息主要有：用户位置、用户偏好、终端类型及属性、终端移动速度、终端支持的无线接口、用户策略、用户体验等；网络环境信息包括：网络类型及属性、网络可用带宽、网络延时、网络抖动、网络的吞吐量、网络覆盖范围、网络丢包率、网络安全等级、网络价格和RSS；业务环境信息是指业务类型及属性、业务最基本的QoS保障（最小带宽、最大延时、最大抖动、最大丢包率）以及通信对端相应环境信息。

环境信息的获取：用户环境信息主要通过用户设置或用户辅助采集，如用户偏好、用户策略及终端类型等；其他用户环境信息则可通过相关传感器或位置管理服务器采集。至于业务环境信息通常比较固定，如业务类型及属性、业务最基本的QoS保障可由系统设定或由系统根据用户体验制定出。本发明中主要解决的是动态变化的无线异构融合网络环境采集问题。

当前存在两种网络环境信息采集方式：一是多模终端通过同时开启或者连续开启天线收发机用于扫描接收当前覆盖范围的多个接入网络的信息，这种方式直接明了不用增加功能模块，但是扫描接收的信息有限，作为判决因素有可能不够完整，也耗电，同时多个接收机扫描多个频率也会造成干扰；二是在核心网中增加一个功能模块类似网络数据库用于收集存储当前覆盖区域的所有接入网信息，这种增加网络数据库的方式导致虽然必须重新定义数据存储格式和交互方式，但增加了灵活性，且该功能模块可以直接与无线基站交互网络负载状态，能够有效控制网络拥塞和负载均衡，然而无线传输情况复杂，终端所在位置无线网络状态可能随用户移动不断变化。

本发明中的采用上述这两中网络信息采集方式相结合的方法，采集可用网络信息。各接入网的网络管理模块负责收集其接入网的当前QoS信息并向接入网信息库注册以及通告其更新信息，主要包括位置信息、接口信息、QoS信息、计费信息等。接入网的网络管理模块部署在各接入网的网关中，如PDN GW、Serving GW、ePDG。同时用户终端通过认知无线电技术将扫描的各接入网无线频带、信号强度等信息通过驻留网络通告环境感知服务器。

环境信息的处理：环境信息的处理主要包括抽象、整合和二维度处理。因为原始数据是不能直接使用的，必须进行抽象，如利用GPS定位的用户位置信息是以坐标的方式来表示的，使用时必须转换为具体的街道等形式。通过整合技术可以得到更高级的信息，整合技术只是对已获取的信息的简单聚合，如根据用户使有的终端所支持的无线接口，我们可以得出用户可以接入的网络类型。二维度处理是解决环境信息的精确/模糊和快变/慢变特点的，对于精确/模糊变量，我们采用模糊论技术，根据模糊变量隶属的隶属度函数，进行模糊化，最后再反模糊化。

环境信息的建模与表示：在异构无线融合网络下，为了实现各元件之间的互操作性，需要对环境信息进行建模，并以一定的格式描述环境信息。我们初步的实现方案是采用本体建模技术，用XML格式描述环境信息。

环境信息的推理：环境信息的推理是环境信息整合的高级模式，有的环境信息是不能直接获取的，如用户当前的活动。需根据已知的环境信息推断出用户的当前活动或预测用户未来的活动。此外，推理也可服务于事件检测与触发模块。

事件检测与触发：当目前的QoS恶化时或当前网络不能业务需求时，即小于设定的门限值时，做出相应的动作，如网络选择或切换。事件检测与触发模块可以作为网络选择和切换的触发决策。

环境信息的存储：将环境信息存储在数据库中，以便以后的检索。其中数据库可以是集中式的，也可以是分布式的。图中的网络选择服务器、环境感知服务器及环境信息库是一一对应的，实际部署的时候可根据具体网络结构或此时网络演进情况做相应调整。

环境信息的检索与匹配：网络选择和切换模块在进行各自的活动时，需要环境信息的支撑，必要时检索数据库得到所需的信息。

如图4所示的本发明中用户开机网络接入流程图，本图给出了用户开机或用户漫游时选择接入网络的一般流程：首先终端扫描当前接入网信息，根据终端存储的接入网配置列表进行注册，接入网配置列表中可能是根据用户偏好或上次用户使用时网络环境网络选择服务器反馈的，所以即使是此配置列表中的最优网络注册成功，也不一定是此时此刻的最优驻留网络。因此当环境信息服务器采集到用户状态和网络环境信息等变化时会进行推理，判断此时驻留接入的网络是否合适，不合适则促发网络选择服务器从新进行网络选择并将结果返回给用户终端，然后用户终端从新进行接入网注册和环境信息库更新。

图5是本发明用户发起会话触发网络选择流程图：当环境感知系统服务器感知到用户发起业务需求后，分析用户发起的业务类型和通信对端的类别，然后根据其业务和通信端类别判断是否发起联合网络选择。例如当用户发起“在线游戏”、“在线阅读”等业务时，用户通信一般是具有固定通信能力的服务器或大型计算机；当用户发起“语音聊天”、“视屏聊天”、“文件传输”等业务时，通信对端通常是个人的无线终端，其可能处于无线异构环境中，所以通信双方可以通过联合网络选择，让通信双方使用最佳的端到端的连接，从而避免端到端整体资源浪费。

图6是本发明联合网络选择流程图。

在当前网络为中心的方法中，用户被合约捆绑在一个网络运营商，运营商可以控制用户以达到盈利的最大化。下一代网络的融合需要以用户为中心，服务提供商为了用户的利益将根据应用需求选择可用的网络提供商所提供的最合适的传输。用户将希望通过利用他们对接入网的可选择性，以及在当前位置可用接入网特性的多样性，来满足他们的即时业务需求。本发明在网络判决时可根据业务需求从环境信息库得到可用接入网信息、与终端能力有关的信息、用户偏好、用户配置以及通信对端接入网的特性，因此，本发明提出的联合网络选择方法除了满足用户的满意度外还能减少不必要的切换和节省网络资源。因为网络选择服务器根据不同业务触发消息，判断通信对端是移动终端还是应用服务器，例如：移动用户A发起数据下载请求时，网络选择服务器只需查询用户A侧可用网络信息、业务属性、用户偏好根据相应网络选择算法决策网络接入列表并返回用户A；当用户A预与用户B发起视频通话时，网络选择服务器通过环境信息库查询用户B终端信息、用户偏好、接入网信息判断用户B能否支持或是否愿意视频通话，如果双方不能进行视频通话则返回用户A相应响应消息，如果用户B满足通话要求网络选择服务器通过相应网络选择算法选择可用网络并将决策列表发送给用户A，如果用户A和用户B此时驻留网络都不适合此项业务则通过服务用户双方的网络选择服务器进行联合网络选择方法将决策结果返回两侧用户。

如图8所示的流程图，基于异构融合网络的网络选择方法包括如下步骤：

一种基于异构融合网络的网络选择方法，包括如下步骤：

步骤101，当前用户接入异构融合网络，环境感知系统服务器针对当前用户终端所处的网络环境生成网络选择列表，具体包括如下步骤：

步骤101-1，当前用户终端扫描可用无线网络，并根据当前用户终端存储的接入网配置列表选择最优可用无线网络接入；

若当前用户接入当前最优可用无线网络，将成功接入网络的事件发送至环境感知系统服务器；

若当前用户没有成功接入当前最优可用无线网络，用户根据当前用户终端存储的接入网配置列表选择次优网络接入，并将成功接入网络的事件发送至环境感知系统服务器；

步骤101-2，判断当前用户接入的网络是否满足驻留条件；

若满足驻留要求，则当前用户发出业务需求，进入步骤102；

若不满足驻留要求，更新存储在当前用户终端的接入网配置列表，返回步骤101-1，重新选择可用无线网络；

步骤102，判断通信对端接入网环境是否是异构融合网络：

步骤102-1，当通信对端接入网环境不是异构融合网络环境，触发基于环境感知的网络选择，如图7所示，具体包括如下步骤：

步骤A：网络选择服务器识别当前用户发出的业务需求；

步骤B：网络选择服务器根据业务需求对网络进行模糊分级；

步骤C：网络选择服务器过滤不满足业务需求的网络，统计候选网络个数；

C-1，当候选网络个数为零时，网络选择服务器返回决策结果给当前用户或环境感知系统服务器；

C-2，当候选网络个数不为零时，判断候选网络是否唯一：

当候选网络唯一时，做出选择接入网络，网络选择服务器将唯一可用的无线网络作为决策结果返回给当前用户或环境感知系统服务器；

当候选网络不唯一时，网络选择服务器根据环境感知服务器提供的环境信息进行决策并将多个可用网络以列表形式返回给当前用户或环境感知系统服务器；

步骤102-2，当通信对端接入网环境是异构融合网络环境，进行联合网络选择，具体包括如下步骤：

步骤E，根据环境感知系统服务器所处的网络环境生成当前用户的网络选择列表；

步骤F，判断当前网络能否满足业务需求：

步骤F-1，若当前网络能满足业务需求，环境感知系统服务器查找通信对端位置，判断通信对端是否在本地：

当通信对端在本地时，进入步骤103；

当通信对端不在本地时，进入步骤104；

步骤F-2，若当前网络不能满足业务需求，结束联合网络选择，将相关结果返回给当前用户；

步骤103，本地网络选择服务器针对通信对端进行网络选择，具体包括如下步骤：

步骤103-1，网络选择服务器根据环境感知系统服务器所处的网络环境生成通信对端的网络选择列表；

步骤103-2，根据匹配策略得到当前用户网络选择列表和通信对端网络选择列表的相关结果，网络选择服务器将相关结果返回给当前用户、通信对端用户；

步骤104，当前用户环境感知系统服务器进行网络选择，具体包括如下步骤：

当前用户发送会话事件至通信对端的环境感知服务器，判断通信对端是否由本地服务器提供服务；

步骤104-1，若通信对端是由本地服务器提供服务，通信对端返回确认信息给当前用户，当前用户的环境感知服务器发送当前用户的网络选择列表给通信对端；同时，网络选择服务器根据环境感知系统服务器所处的网络环境生成通信对端的网络选择列表；

根据匹配策略得到当前用户网络选择列表和通信对端网络选择列表的相关结果，网络选择服务器将相关结果返回给当前用户、通信对端用户；

步骤104-2，若通信对端不是由本地服务器提供服务，结束网络选择，将相关结果返回给当前用户。

Claims (1)

1.一种基于异构融合网络的网络选择方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤101，当前用户接入异构融合网络，环境感知系统服务器针对当前用户终端所处的网络环境生成网络选择列表，具体包括如下步骤：

步骤101-1，当前用户终端扫描可用无线网络，并根据当前用户终端存储的接入网配置列表选择最优可用无线网络接入；

若当前用户接入当前最优可用无线网络，将成功接入网络的事件发送至环境感知系统服务器；

若当前用户没有成功接入当前最优可用无线网络，用户根据当前用户终端存储的接入网配置列表选择次优网络接入，并将成功接入网络的事件发送至环境感知系统服务器；

步骤101-2，判断当前用户接入的网络是否满足驻留条件；

若满足驻留要求，则当前用户发出业务需求，进入步骤102；

若不满足驻留要求，更新存储在当前用户终端的接入网配置列表，返回步骤101-1，重新选择可用无线网络；

步骤102，判断通信对端接入网环境是否是异构融合网络：

步骤102-1，当通信对端接入网环境不是异构融合网络环境，触发基于环境感知的网络选择，具体包括如下步骤：

步骤A：网络选择服务器识别当前用户发出的业务需求；

步骤B：网络选择服务器根据业务需求对网络进行模糊分级；

步骤C：网络选择服务器过滤不满足业务需求的网络，统计候选网络个数；

C-1，当候选网络个数为零时，网络选择服务器返回决策结果给当前用户或环境感知系统服务器；

C-2，当候选网络个数不为零时，判断候选网络是否唯一：

当候选网络唯一时，做出选择接入网络，网络选择服务器将唯一可用的无线网络作为决策结果返回给当前用户或环境感知系统服务器；

当候选网络不唯一时，网络选择服务器根据环境感知服务器提供的环境信息进行决策并将多个可用网络以列表形式返回给当前用户或环境感知系统服务器；

步骤102-2，当通信对端接入网环境是异构融合网络环境，进行联合网络选择，具体包括如下步骤：

步骤E，根据环境感知系统服务器所处的网络环境生成当前用户的网络选择列表；

步骤F，判断当前网络能否满足业务需求：

步骤F-1，若当前网络能满足业务需求，环境感知系统服务器查找通信对端位置，判断通信对端是否在本地：

当通信对端在本地时，进入步骤103；

当通信对端不在本地时，进入步骤104；

步骤F-2，若当前网络不能满足业务需求，结束联合网络选择，将相关结果返回给当前用户；

步骤103，本地网络选择服务器针对通信对端进行网络选择，具体包括如下步骤：

步骤103-1，网络选择服务器根据环境感知系统服务器所处的网络环境生成通信对端的网络选择列表；

步骤103-2，根据匹配策略得到当前用户网络选择列表和通信对端网络选择列表的相关结果，网络选择服务器将相关结果返回给当前用户、通信对端用户；

步骤104，当前用户环境感知系统服务器进行网络选择，具体包括如下步骤：

当前用户发送会话事件至通信对端的环境感知服务器，判断通信对端是否由本地服务器提供服务；

步骤104-1，若通信对端是由本地服务器提供服务，通信对端返回确认信息给当前用户，当前用户的环境感知服务器发送当前用户的网络选择列表给通信对端；同时，网络选择服务器根据环境感知系统服务器所处的网络环境生成通信对端的网络选择列表；

根据匹配策略得到当前用户网络选择列表和通信对端网络选择列表的相关结果，网络选择服务器将相关结果返回给当前用户、通信对端用户；

步骤104-2，若通信对端不是由本地服务器提供服务，结束网络选择，将相关结果返回给当前用户。

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