CN103200633B - 一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法 - Google Patents

Abstract

一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法，具体涉及一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法。它为了解决目前用户从宏小区到飞小区切换技术中没有考虑非封闭接入模式下用户的运动状态对切换可靠性的问题。该方法为：网络历史数据收集器记录用户从宏小区到飞小区的切换相关信息以及相应的用户运动状态，并发送给贝叶斯模型；网络监测单元检测用户的业务请求参数，同时贝叶斯模型将切换成功率阈值的比较结果反馈给切换判决模型，切换判决模型综合上述信息决定是否发起切换请求；速度感知模块根据当前和历史运动状态感知用户运动是否频繁；综合目标切换网络和速度改变是否频繁，给出最后的切换执行结果。本发明适用于移动通信技术领域。

Description

一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法。

背景技术

随着新一代无线设备的快速发展，用户对数据业务速率的需求呈现指数级增长。大多数新的数据业务请求发生在室内或者人口密集的地区。为了保证用户的服务质量、提高用户满意度，各种提高链路预算、小区延伸覆盖的方法被提出。在传统的宏蜂窝技术的基础上，蜂窝中继、分布式天线、微微蜂窝、毫微微蜂窝(Femtocell)得到了广泛的研究，并部署在住宅、地铁、办公室等热点地区。这种热点地区采用宏小区和毫微微蜂窝（也叫做家庭基站或者飞小区，飞小区覆盖范围在10-50米）的异构网络融合方式也叫做双层网络。双层网络可以提高小区空间重用率和覆盖深度，同时保证用户的无缝连接和业务的平滑切换。

家庭基站由用户自行购买和安装，而不是由运营商统一规划。家庭基站有三种授权方法：封闭接入模式、开放接入模式和混合接入模式。所以，当宏小区用户进入到开放或混合接入模式的家庭基站时，由于移动状态的不确定性，会导致切换阻塞率的升高或者在双层网络中频繁切换，即乒乓效应。

在双层网络中，一共存在三种切换方式：宏小区到飞小区的切换、飞小区到宏小区的切换以及飞小区之间的切换。对于授权用户来说，当其回到家庭或者办公场所相对活动区域固定时，宏小区到飞小区的切换通常是一次性行为；而对于非授权用户来说，当其路过或者停留在开放的飞小区时，宏小区到飞小区的切换往往是不可靠的，很多时候是非必要的。目前用户从宏小区到飞小区切换技术主要关注链路质量和业务需求，并没有考虑非封闭接入模式下用户的运动状态对切换可靠性的影响。

发明内容

本发明为了解决目前用户从宏小区到飞小区切换技术中没有考虑非封闭接入模式下用户的运动状态对切换可靠性的问题，从而提出了一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法。

一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法是基于LTE系统实现的，LTE系统包括网络监测单元、用户运动状态检测单元、网络历史数据收集器、贝叶斯模型、切换判决模型和速度感知模块，该方法包括下述步骤：

步骤一、开始，同时执行步骤二、三和四，步骤三和步骤四执行完成之后执行步骤五；

步骤二、网络监测单元检测用户j业务请求参数和目标切换网络服务参数，并将该用户j业务请求参数和目标切换网络服务参数发送至切换判决模型，执行步骤七；

步骤三、网络历史数据收集器收集目标切换网络中该用户j从宏小区切换到飞小区时切换的成功概率，并将该成功率发送至贝叶斯模型，执行步骤五；

步骤四、用户运动状态检测单元检测该用户j当前的运动状态，并将该状态发送至贝叶斯模型和切换判决模型，执行步骤五；

步骤五、贝叶斯模型通过公式（1），根据用户j从宏小区切换到飞小区时切换的成功概率和该用户j当前运动状态，获得该用户j的预测切换成功概率，执行步骤六；

$P\left(A\right|B_j)=\frac{P\left(A\right)P\left(B_j\right|A)}{P\left(B_j\right)}---\left(1\right)$

其中，j表示第j个用户用，j为正整数，A表示用户j发生切换成功事件，B_j表示用户j发生切换时对应的速度事件，P(A)表示用户j发生切换成功的概率，P(B_j)表示用户j发生切换时对应速度v_j的概率，v_j表示用户j的速度，P(B_j|A)表示用户j切换成功后对应速度v_j的概率；P(A|B_j)表示后验概率，即用户j速度为v_j时的预测切换成功概率；

步骤六、判断该用户j的预测切换成功概率是否大于设定的阈值P，判断为是，将该用户j的预测切换成功概率发送至切换判决模型，执行步骤七；判断为否，执行步骤四；

步骤七、切换判决模型采用多属性判决方法，根据用户j业务请求参数、目标切换网络服务参数、用户j当前的运动状态和该用户j的预测切换成功概率，获得切换判决结果，并将切换判决结果发送至速度感知模块，执行步骤八；

步骤八、速度感知模块根据切换判决结果判决该用户j速度改变是否频繁，判断为是，执行步骤二；判断为否，执行步骤九；

所述的速度感知模块根据切换判决结果判决该用户j速度改变是否频繁的具体过程为：通过GPS或者速度传感器获得得到用户的运动速度v_t和v_t-1，根据公式（2）获得该用户j的运动状态，

$\mathrm{\Δv}=\left\{\begin{array}{cc}1& |v_t-v_{t-1}|>\frac{\mathrm{\π}}{2}\\ 0& |v_t-v_{t-1}|\≤\frac{\mathrm{\π}}{2}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，其中，△v表示用户j在t时刻运动状态标志的瞬时值，v_t表示用户j在t时刻运动速度的方向，v_t-1表示用户j在t-1时刻运动速度的方向；

当用户j在相邻的两个时刻运动速度方向改变大于π/2时，△v=1；

当用户j在相邻的两个时刻运动速度方向改变小于或等于π/2时，△v=0。

步骤九、判断该目标切换网络是否为该用户j当前接入网络，若为是则执行步骤二；若为否则执行步骤十；

步骤十、执行切换，释放当前网络资源，目标网络预留资源。

本发明综合考虑了用户运动特征和业务参数、小区负载以及切换历史数据从而实现切换方法的优化。与现有技术相比，其有益效果为：避免了切换的乒乓效应，提高了切换的可靠性，降低了切换阻塞率10%～20%（3GPPRelease11中对双层网络的切换进行分析测试，结果切换阻塞率高达60%），保障用户服务体验。

附图说明

图1为本发明所述的一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法流程图；

图2为本发明所述的一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法的原理图；

图3为具体实施方式一针对特殊切换场景下的双层网络示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合体图1和图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法，一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法是基于LTE系统实现的，LTE系统包括网络监测单元、用户运动状态检测单元、网络历史数据收集器、贝叶斯模型、切换判决模型和速度感知模块，该方法包括下述步骤：

步骤一、开始，同时执行步骤二、三和四，步骤三和步骤四执行完成之后执行步骤五；

步骤二、网络监测单元检测用户j业务请求参数和目标切换网络服务参数，并将该用户j业务请求参数和目标切换网络服务参数发送至切换判决模型，执行步骤七；

步骤三、网络历史数据收集器收集目标切换网络中该用户j从宏小区切换到飞小区时切换的成功概率，并将该成功率发送至贝叶斯模型，执行步骤五；

步骤四、用户运动状态检测单元检测该用户j当前的运动状态，并将该状态发送至贝叶斯模型和切换判决模型，执行步骤五；

步骤五、贝叶斯模型通过公式（1），根据用户j从宏小区切换到飞小区时切换的成功概率和该用户j当前运动状态，获得该用户j的预测切换成功概率，执行步骤六；

$P\left(A\right|B_j)=\frac{P\left(A\right)P\left(B_j\right|A)}{P\left(B_j\right)}---\left(1\right)$

其中，j表示第j个用户用，j为正整数，A表示用户j发生切换成功事件，B_j表示用户j发生切换时对应的速度事件，P(A)表示用户j发生切换成功的概率，P(B_j)表示用户j发生切换时对应速度v_j的概率，v_j表示用户j的速度，P(B_j|A)表示用户j切换成功后对应速度v_j的概率；P(A|B_j)表示后验概率，即用户j速度为v_j时的预测切换成功概率；

步骤六、判断该用户j的预测切换成功概率是否大于设定的阈值P，判断为是，将该用户j的预测切换成功概率发送至切换判决模型，执行步骤七；判断为否，执行步骤四；

步骤七、切换判决模型采用多属性判决方法，根据用户j业务请求参数、目标切换网络服务参数、用户j当前的运动状态和该用户j的预测切换成功概率，获得切换判决结果，并将切换判决结果发送至速度感知模块，执行步骤八；

步骤八、速度感知模块根据切换判决结果判决该用户j速度改变是否频繁，判断为是，执行步骤二；判断为否，执行步骤九；

步骤九、判断该目标切换网络是否为该用户j当前接入网络，若为是则执行步骤二；若为否则执行步骤十；

步骤十、执行切换，释放当前网络资源，目标网络预留资源。

具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一所述的一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法的区别在于，步骤八所述的速度感知模块根据切换判决结果判决该用户j速度改变是否频繁的具体过程为：通过GPS或者速度传感器获得得到用户的运动速度v_t和v_t-1，根据公式（2）获得该用户j的运动状态，

$\mathrm{\Δv}=\left\{\begin{array}{cc}1& |v_t-v_{t-1}|>\frac{\mathrm{\π}}{2}\\ 0& |v_t-v_{t-1}|\≤\frac{\mathrm{\π}}{2}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，△v表示用户j在t时刻运动状态标志的瞬时值，v_t表示用户j在t时刻运动速度的方向，v_t-1表示用户j在t-1时刻运动速度的方向；

当用户j在相邻的两个时刻运动速度方向改变大于π/2时，用户j在这两个时刻运动状态发生了较大改变，△v=1；

当用户j在相邻的两个时刻运动速度方向改变小于或等于π/2时，用户j在这两个时刻运动状态较平稳，△v=0。

图3是本发明具体实施方式一针对的特殊切换场景下的双层网络示意图。如图3所示，本场景中共包含1个宏小区，若干个家庭基站和移动用户；用户在该场景中以速度运动。

本发明所描述的实施例只是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。在此基础上可以将本发明的实施例加以扩展，在整体架构一致的情况下，得到更多优化方案。根据本发明的实施例，本领域的普通技术人员在不经创造性劳动的基础上可以实现本发明的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法，其特征在于：一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法是基于LTE系统实现的，LTE系统包括网络监测单元、用户运动状态检测单元、网络历史数据收集器、贝叶斯模型、切换判决模型和速度感知模块，该方法包括下述步骤：

步骤一、开始，同时执行步骤二、三和四，步骤三和步骤四执行完成之后执行步骤五；

步骤二、网络监测单元检测用户j业务请求参数和目标切换网络服务参数，并将该用户j业务请求参数和目标切换网络服务参数发送至切换判决模型，执行步骤七；

步骤三、网络历史数据收集器收集目标切换网络中该用户j从宏小区切换到飞小区时切换的成功概率，并将该成功率发送至贝叶斯模型，执行步骤五；

步骤四、用户运动状态检测单元检测该用户j当前的运动状态，并将该状态发送至贝叶斯模型和切换判决模型，执行步骤五；

步骤五、贝叶斯模型通过公式(1)，根据用户j从宏小区切换到飞小区时切换的成功概率和该用户j当前运动状态，获得该用户j的预测切换成功概率，执行步骤六；

$P\left(A\right|B_j)=\frac{P\left(A\right)P\left(B_j\right|A)}{P\left(B_j\right)}---\left(1\right)$

其中，j表示第j个用户用，j为正整数，A表示用户j发生切换成功事件，B_j表示用户j发生切换时对应的速度事件，P(A)表示用户j发生切换成功的概率，P(B_j)表示用户j发生切换时对应速度v_j的概率，v_j表示用户j的速度，P(B_j|A)表示用户j切换成功后对应速度v_j的概率；P(A|B_j)表示后验概率，即用户j速度为v_j时的预测切换成功概率；

步骤六、判断该用户j的预测切换成功概率是否大于设定的阈值P，判断为是，将该用户j的预测切换成功概率发送至切换判决模型，执行步骤七；判断为否，执行步骤四；

步骤七、切换判决模型采用多属性判决方法，根据用户j业务请求参数、目标切换网络服务参数、用户j当前的运动状态和该用户j的预测切换成功概率，获得切换判决结果，并将切换判决结果发送至速度感知模块，执行步骤八；

步骤八、速度感知模块根据切换判决结果判决该用户j速度改变是否频繁，判断为是，执行步骤二；判断为否，执行步骤九；

步骤九、判断该目标切换网络是否为该用户j当前接入网络，若为是则执行步骤二；若为否则执行步骤十；

步骤十、执行切换，释放当前网络资源，目标网络预留资源；

该方法综合考虑了用户运动特征和业务参数、小区负载以及切换历史数据从而实现切换方法的优化。

2.跟权利要求1所述的一种非封闭模式下提高双层网络切换可靠性的方法，其特征在于：步骤八所述的速度感知模块根据切换判决结果判决该用户j速度改变是否频繁的具体过程为：通过GPS或者速度传感器获得得到用户的运动速度v_t和v_t-1，根据公式(2)获得该用户j的运动状态，

$\mathrm{\Δ}v=\left\{\begin{array}{cc}1& |v_t-v_{t-1}|>\frac{\mathrm{\π}}{2}\\ 0& |v_t-v_{t-1}|\≤\frac{\mathrm{\π}}{2}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，△v表示用户j在t时刻运动状态标志的瞬时值，v_t表示用户j在t时刻运动速度的方向，v_t-1表示用户j在t-1时刻运动速度的方向；

当用户j在相邻的两个时刻运动速度方向改变大于π/2时，△v＝1；

当用户j在相邻的两个时刻运动速度方向改变小于或等于π/2时，△v＝0。