CN104244352B - 基于用户投标的资源综合利用方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于用户投标的资源综合利用方法及系统，其中系统包括：基站信息模块，基站信息模块部署在蜂窝网服务网关上，基站信息模块用于实时收集用户投标信息和用户数据消费信息；网络资源配置模块，网络资源配置模块部署在无线局域网交换机上，网络资源配置模块用于根据用户投标信息和用户数据消费信息计算最优资源分配，并将最优资源分配的认证信息发送给多个用户终端；以及热点控制模块，热点控制模块部署在无线局域网交换机上，热点控制模块用于根据认证信息对多个用户终端接入到无线局域网进行认证。根据本发明的系统，通过数据卸载实现蜂窝网和无线局域网的资源整合，可以有效缓解蜂窝网拥塞，提高运营商的综合利润。

Description

基于用户投标的资源综合利用方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于用户投标的资源综合利用方法及系统。

背景技术

无线通信技术是人类实现移动通信的基础，蜂窝网络、无线局域网、无线城域网等技术的发展为用户提供了多种多样的移动接入方式。在成功的商业化运营下，蜂窝网络成为覆盖范围最广的无线接入方式，也成为用户接入移动互联网的主要方式。相比之下，无线局域网由于覆盖范围有限，更适合于用户相对静止的接入场景。随着智能移动设备和移动互联网应用的发展，用户的移动数据需求增长迅速，并将持续增长，而蜂窝网所利用的频谱资源有限，且蜂窝网基站的部署成本较高，很难通过简单地增加基站部署来满足需求。与此相比，无线局域网采用公用频段，接入点部署成本低廉，因此获得了广泛部署，并得到了几乎所有智能移动设备的支持。用户移动通信的场景多种多样，因此无线局域网成为辅助蜂窝网实现高质量移动数据传输的一种重要的接入技术。

通过蜂窝网传输的数据转移到无线局域网称之为蜂窝网数据卸载。现有的蜂窝网数据卸载，通常是基于第三方无线局域网，实现运营商蜂窝网数据卸载。现有方案存在如下几点缺陷：

(1)在尽心数据卸载时第三方无线局域网往往利用空闲资源为移动用户提供数据接入服务，但这些空闲资源没有固定保障，无法保证用户服务质量。

(2)将移动用户的数据卸载到第三方无线局域网上，用户数据安全存在很大隐患。

(3)运营商需要为众多的第三方热点部署网络接入调度模块，可行性很低。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明一方面提供一种基于用户投标的资源综合利用系统。所述系统可以解决蜂窝网拥塞，运营商的综合利润低等问题。

本发明另一方面提供一种基于用户投标的资源综合利用方法。

有鉴于此，本发明一方面的实施例提出一种基于用户投标的资源综合利用系统，包括：基站信息模块，所述基站信息模块部署在蜂窝网服务网关上，所述基站信息模块用于实时收集用户投标信息和用户数据消费信息；网络资源配置模块，所述网络资源配置模块部署在无线局域网交换机上，所述网络资源配置模块用于根据所述用户投标信息和所述用户数据消费信息计算最优资源分配，并将所述最优资源分配的认证信息发送给多个用户终端；以及热点控制模块，所述热点控制模块部署在无线局域网交换机上，所述热点控制模块用于根据所述认证信息对所述多个用户终端接入到所述无线局域网进行认证。

根据本发明的系统，通过蜂窝网的动态负载信息，动态的实现蜂窝网数据卸载，综合利用蜂窝网资源和无线局域网资源，为用户提供更高质量的移动数据服务。由于可以实现用户的真实报价和资源的最优配置，在保证服务质量的前提下实现了运营商的利润最大化，有效地提高资源利用效率，且可行性高。

本发明的方案中，所述网络资源配置模块还用于将所计算的最优资源分配结果发送给所述基站信息模块和所述热点控制模块，并且所述基站信息模块和所述热点控制模块分别将所述认证信息发送至用户终端和无线局域网热点，以将所述用户终端接入到无线局域网。

本发明的方案中，所述网络资源配置模块通过事件触发和时间触发的混合触发机制进行所述最优资源分配。

本发明的方案中，在所述混合触发机制中，所述网络资源配置模块通过蜂窝网拥塞成本函数和数据卸载的激励成本计算得到所述最优资源分配。

本发明的方案中，所述网络资源配置模块通过如下方式计算所述最优资源分配，假设根据所述投标信息的大小排列的前i个用户被卸载到无线局域网时的无线局域网的数据价格为b_i+1，运营商的卸载总成本为当C^k+1≥C^k时的(k,b_k+1)为所述最优资源分配，并所述最优资源分配的结果所对应的前k个用户加载到无线局域网，其中，为前i个用户的蜂窝网拥塞成本函数，为前i个用户的数据卸载的激励成本，l_b为基站负载，c_b为基站容量。

本发明另一方面的实施例提出一种基于用户投标的资源综合利用方法，该方法包括以下步骤：信息获取步骤，实时收集用户投标信息和用户数据消费信息；计算步骤，根据所述用户投标信息和所述用户数据消费信息计算最优资源分配，并将所述最优资源分配的认证信息发送给多个用户终端；以及认证步骤，根据所述认证信息对所述多个用户终端接入到所述无线局域网进行认证。

根据本发明的方法，通过蜂窝网的动态负载信息，动态的实现蜂窝网数据卸载，综合利用蜂窝网资源和无线局域网资源，为用户提供更高质量的移动数据服务。由于可以实现用户的真实报价和资源的最优配置，在保证服务质量的前提下实现了运营商的利润最大化，有效地提高资源利用效率，且可行性高。

本发明的方案中，所述计算步骤具体为将所计算的最优资源分配结果发送给所述基站信息模块和所述热点控制模块，并且所述基站信息模块和所述热点控制模块分别将所述认证信息发送至用户终端和无线局域网热点，以将所述用户终端接入到无线局域网。

本发明的方案中，在所述计算步骤总通过事件触发和时间触发的混合触发机制进行所述最优资源分配。

本发明的方案中，在所述混合触发机制中，通过蜂窝网拥塞成本函数和数据卸载的激励成本计算得到所述最优资源分配。

本发明的方案中，通过如下方式计算所述最优资源分配，假设根据所述投标信息的大小排列的前i个用户被卸载到无线局域网时的无线局域网的数据价格为b_i+1，运营商的卸载总成本为当C^k+1≥C^k时的(k,b_k+1)为所述最优资源分配，并所述最优资源分配的结果所对应的前k个用户加载到无线局域网，其中，为前i个用户的蜂窝网拥塞成本函数，为前i个用户的数据卸载的激励成本，l_b为基站负载，c_b为基站容量。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的基于用户投标的资源综合利用系统的结构框图；

图2为根据本发明一个实施例的网络资源配置模块的工作示意图；以及

图3为根据本发明一个实施例的基于节点冗余性的休眠机制示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为根据本发明一个实施例的基于用户投标的资源综合利用系统的结构框图。如图1所示，根据本发明一个实施例的基于用户投标的资源综合利用系统包括：基站信息模块100、网络资源配置模块200和热点控制模块300。

具体地，基站信息模块100部署在蜂窝网服务网关上，基站信息模块100用于实时收集用户投标信息和用户数据消费信息。网络资源配置模块200部署在无线局域网交换机上，网络资源配置模块200用于根据用户投标信息和用户数据消费信息计算最优资源分配，并将最优资源分配的认证信息发送给多个用户终端。热点控制模块300部署在无线局域网交换机上，热点控制模块300用于根据认证信息对多个用户终端接入到无线局域网进行认证。

在本发明的一个实施例中，网络资源配置模块200还用于将所计算的最优资源分配结果发送给基站信息模块100和热点控制模块300，并且基站信息模块100和热点控制模块300分别将认证信息发送至用户终端和无线局域网热点，以将用户终端接入到无线局域网。

在本发明的一个实施例中，网络资源配置模块200通过事件触发和时间触发的混合触发机制进行最优资源分配。在混合触发机制中，网络资源配置模块200通过蜂窝网拥塞成本函数和数据卸载的激励成本计算得到最优资源分配。其中通过如下方式计算最优资源分配，假设根据投标信息的大小排列的前i个用户被卸载到无线局域网时的无线局域网的数据价格为b_i+1，运营商的卸载总成本为当C^k+1≥C^k时的(k,b_k+1)为最优资源分配，并将最优资源分配的结果所对应的前k个用户加载到无线局域网。

本发明通过如下步骤实现资源的综合利用。

步骤S1，在蜂窝网络的服务网关上部署基站信息模块100，该模块以t_b为周期动态获取各基站的负载情况，如某基站负载为l_b，基站容量为c_b。当需要对蜂窝网络数据进行卸载时，基站信息模块100要获取连接该基站的用户投标值(b₁,b₂,...,b_n)，并从运营商数据库获取用户数据服务消费信息，作为优化利润的数据基础。

步骤S2，根据用户投标信息和用户数据消费信息计算最优资源分配，并将最优资源分配的认证信息发送给多个用户终端。

图2为根据本发明一个实施例的网络资源配置模块200的工作示意图。如图3所示，运营商在无线局域网交换机上部署网络资源配置模块200，该模块收集来自基站信息模块100的基站负载信息、用户投标信息和用户数据服务消费信息，同时收集来自交换机的无线局域网用户连接信息。

运营商动态地对蜂窝网资源和无线局域网资源在用户中进行分配，这种分配采用混合触发机制，包括事件触发和时间触发。事件触发的依据是基站负载l_b和基站容量c_b，当l_b>ac_b时，动态分配被触发，其中系数a的值由运营商设定。为了保证基站资源被充分利用，又不至于频繁进行动态分配，引入时间触发机制，即每隔周期t₀进行一次动态分配，其中t₀的值也由运营商设定。事件触发和时间触发同时有效，互不影响。每次动态分配进行如下操作，一是决定哪些用户的数据将被卸载到无线局域网，二是决定这些用户使用无线局域网的价格。为了实现最优的资源分配，实现运营商利润最大化，引入运营商的蜂窝网拥塞成本函数C_b(l_b,c_b)和数据卸载的激励成本C_a，其中拥塞成本指由于过多的数据负载给蜂窝网带来的拥塞成本，激励成本指将用户卸载到无线局域网之后，新的数据价格所引起的运营商收入的减少。

将连接到特定蜂窝网中处于无线局域网覆盖范围内的用户和已经连接到无线局域网的用户根据投标值的大小进行排序，可以表示为b₁≥b₂≥...≥b_n。

假设i表示上述排序中的前i个用户被卸载到无线局域网，此时无线局域网的数据价格为b_i+1，运营商的卸载总成本为从i＝1开始，计算Cⁱ，直到C^k+1≥C^k时停止，(k,b_k+1)就是最后的资源分配结果，即前k个用户被卸载到无线局域网，此时无线局域网的价格为b_i+1。再将认证信息发送给前k个用户终端，以用于连接到无线局域网，其中，为前i个用户的蜂窝网拥塞成本函数，为前i个用户的数据卸载的激励成本，l_b为基站负载，c_b为基站容量。

步骤S3，根据资源分配结果控制蜂窝网和无线局域网的动态接入。

具体地，在无线局域网交换机上部署热点控制模块300，该模块实时收集连接到无线局域网的用户信息，并将该信息发送给网络资源配置模块200。在网络资源配置模块200完成资源分配后，由热点控制模块300将认证信息发送给各热点，配合用户终端收到的认证信息完成用户接入无线局域网的认证。

运营商可通过调整事件触发参数α(即基站负载超过容量的α倍时启动数据卸载)和时间触发周期t₀(即每次资源分配完成之后开始计时，t₀时间之后进行下一次资源分配)等以达到最优效果。

下面以图2中的网络资源配置模块的工作示意图，以图3中的场景为例进行进一步说明。如图3所示，5个用户(1-5)接入同一个蜂窝网基站，并使用数据服务。在某个时间点，该基站的负载超过了运营商设定的阈值，或者距上次网络资源动态分配已经过去了设定的周期，即满足事件触发条件或时间触发条件，网络资源配置模块200启动本次网络资源配置过程。首先，网络资源配置模块200向热点控制模块300发出请求，获取用户连接热点的情况。其次，向基站信息模块100发出请求，获取用户投标信息和用户数据消费信息。

获取必需信息后，网络资源配置模块200开始计算最优资源配置。首先，根据投标值对5个用户进行排序，假设排序结果为2、5、1、3、4。假设将前1名用户(即用户2)卸载到无线局域网，此时无线局域网的价格为第2名用户(即用户5)的投标值，计算这种情况下的运营商总成本，包括蜂窝网拥塞成本和激励成本。然后，若前2名用户卸载到无线局域网，再次计算总成本，以此类推，直到计算出前k+1名用户卸载后的总成本要高于前k名用户卸载的总成本，假设此例中k＝2，即最优配置结果就是前2名用户(即用户2和5)卸载到无线局域网，无线局域网价格为第3名用户(即用户1)的投标值。通过上述最优资源配置机制可以实现了运营商利润最大化和用户的自觉真实报价，使得社会福利最大。

在获取最优资源配置结果后，网络资源配置模块200将配置结果发送给热点控制器和基站信息模块100。热点控制器将认证信息发给无线局域网热点，基站信息模块100将认证信息发送给将被卸载的用户终端，用户终端和热点通过交互认证信息实现网络接入。当满足触发条件时，重复上述过程。

本发明通过蜂窝网的动态负载信息，动态的实现蜂窝网数据卸载，综合利用蜂窝网资源和无线局域网资源，为用户提供更高质量的移动数据服务。由于可以实现用户的真实报价和资源的最优配置，在保证服务质量的前提下实现了运营商的利润最大化，有效地提高资源利用效率，且可行性高。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种基于用户投标的资源综合利用系统，其特征在于，包括：

基站信息模块，所述基站信息模块部署在蜂窝网服务网关上，所述基站信息模块用于实时收集用户投标信息和用户数据消费信息；

网络资源配置模块，所述网络资源配置模块部署在无线局域网交换机上，所述网络资源配置模块用于根据所述用户投标信息和所述用户数据消费信息计算最优资源分配，并将所述最优资源分配的认证信息发送给多个用户终端；以及

热点控制模块，所述热点控制模块部署在无线局域网交换机上，所述热点控制模块用于根据所述认证信息对所述多个用户终端接入到所述无线局域网进行认证；

所述网络资源配置模块通过事件触发和时间触发的混合触发机制进行所述最优资源分配；

在所述混合触发机制中，所述网络资源配置模块通过蜂窝网拥塞成本函数和数据卸载的激励成本计算得到所述最优资源分配；

所述网络资源配置模块通过如下方式计算所述最优资源分配，假设根据所述投标信息的大小排列的前i个用户被卸载到无线局域网时的无线局域网的数据价格为b_i+1，运营商的卸载总成本为当C^k+1≥C^k时的(k,b_k+1)为所述最优资源分配，并所述最优资源分配的结果所对应的前k个用户加载到无线局域网，其中，为前i个用户的蜂窝网拥塞成本函数，为前i个用户的数据卸载的激励成本，l_b为基站负载，c_b为基站容量。

2.如权利要求1所述的基于用户投标的资源综合利用系统，其特征在于，所述网络资源配置模块还用于将所计算的最优资源分配结果发送给所述基站信息模块和所述热点控制模块，并且所述基站信息模块和所述热点控制模块分别将所述认证信息发送至用户终端和无线局域网热点，以将所述用户终端接入到无线局域网。

3.一种基于用户投标的资源综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

信息获取步骤，实时收集用户投标信息和用户数据消费信息；

计算步骤，根据所述用户投标信息和所述用户数据消费信息计算最优资源分配，并将所述最优资源分配的认证信息发送给多个用户终端；以及

认证步骤，根据所述认证信息对所述多个用户终端接入到无线局域网进行认证；

在所述计算步骤总通过事件触发和时间触发的混合触发机制进行所述最优资源分配；

在所述混合触发机制中，通过蜂窝网拥塞成本函数和数据卸载的激励成本计算得到所述最优资源分配；

通过如下方式计算所述最优资源分配，假设根据所述投标信息的大小排列的前i个用户被卸载到无线局域网时的无线局域网的数据价格为b_i+1，运营商的卸载总成本为当C^k+1≥C^k时的(k,b_k+1)为所述最优资源分配，并所述最优资源分配的结果所对应的前k个用户加载到无线局域网，其中，为前i个用户的蜂窝网拥塞成本函数，为前i个用户的数据卸载的激励成本，l_b为基站负载，c_b为基站容量。

4.如权利要求3所述的基于用户投标的资源综合利用方法，其特征在于，所述计算步骤具体为将所计算的最优资源分配结果发送给基站信息模块和热点控制模块，并且所述基站信息模块和所述热点控制模块分别将所述认证信息发送至用户终端和无线局域网热点，以将所述用户终端接入到无线局域网。