CN107071816B - 一种基于异构融合网络的流量管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于异构融合网络的流量管理方法及系统。所述方法包括A1，当用户终端接入WiFi AP时，获取当前网络状态信息并生成测量报告；A2，基于所述测量报告及各WiFi AP的信息，计算各WiFi的子载波资源剩余量，获取所述用户终端可用的所有WiFi AP；A3，基于所述可用的所有WiFi AP及QoS需求，将核心网发送来的待传输数据包分配给LTE网络和WiFi网络进行传输；A4，向所述用户终端发送RCC连接建立信号并建立连接，通过所述LTE网络和WiFi网络将待传输数据包发送给所述用户终端。本发明充分利用授权频段和未授权频段来满足用户QoS需求，实现了授权频段和未授权频段的统一管理。

Description

一种基于异构融合网络的流量管理方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种基于异构融合网络的流量管理方法。

背景技术

目前，指数型增长的数据流量和多样化的用户需求给LTE网络带来了挑战，尤其是热点地区。为提高系统容量，一般会在热点地区部署Small Cell(低功率节点)和WiFi系统，逐渐形成一种新的异构网络，并具有各自不同的特性，工作在授权和未授权两种不同的频段。

一方面，WiFi系统具有部署成本低、峰值速率高的优势，但覆盖范围有限且仅适用于低速移动的用户。随着WiFi的密集部署，大量冲突的发生也将影响用户性能。WiFi系统不支持无缝切换，不能保证切换过程中通信连接性；另一方面，3GPP蜂窝系统具有覆盖广、频谱效率高等特点。但随着Small Cell的大量增加，其频谱资源稀少、干扰严重的缺点也很快被意识到。所以我们需要使用LWA(LTE-WLAN Aggregation)技术，通过LTE和WiFi之间联合的接入控制、资源分配和动态流量控制等机制，提高系统整体容量，实现流量卸载和用户移动性的提高。

在一个LWA系统中，LTE系统使用授权频段，WiFi系统使用未授权频段，则如何实现LWA统一管理授权频段和未授权频段，保证用户得QoS需求是当前面临一个新挑战。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于异构融合网络的流量管理方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供一种基于异构融合网络的流量管理方法，包括：

A1，当用户终端接入WiFi AP时，获取当前网络状态信息并生成测量报告；

A2，基于所述测量报告及各WiFi AP的信息，计算各WiFi的子载波资源剩余量，获取所述用户终端可用的所有WiFi AP；

A3，基于所述可用的所有WiFi AP及异构融合网络QoS需求，将核心网发送来的待传输数据包分配给所述异构融合网络中的LTE网络和WiFi网络进行传输；

A4，向所述用户终端发送RCC连接建立信号并建立与所述用户终端的连接，通过所述LTE网络和WiFi网络将待传输数据包发送给所述用户终端。

根据本发明的另一个方面，提供一种基于异构融合网络的流量管理方法，包括：

B1，基于异构融合网络的网络状态，获取用户终端的业务数据占所述异构融合网络中的LTE网络和WiFi网络的第一分流比例，并将所述第一分流比例发送给所述用户终端；

B2，接收所述用户终端按照所述第一分流比例发送的业务数据，并监测QoS参数及WiFi信号质量；

B3，当所述QoS参数或所述WiFi信号质量发生劣化时，指定所述用户终端的业务数据的第二分流比例，并通知所述用户终端；接收所述用户终端按所述第二分流比例发送的业务数据；或者

当所述QoS参数或所述WiFi信号质量未发生劣化时，利用IP包复用技术将所述用户终端按照第一分流比例或第二分流比例发送来的业务数据汇聚后发送至核心网。

根据本发明的另一个方面，提供一种基于异构融合网络的流量管理系统，包括：

接入模块，用于当用户终端接入WiFi AP时，获取当前网络状态信息并生成测量报告；

获取AP模块，用于基于所述测量报告及各WiFi AP的信息，计算各WiFi的子载波资源剩余量，获取所述用户终端可用的所有WiFi AP；

分配模块，用于基于所述可用的所有WiFi AP及异构融合网络QoS需求，将核心网发送来的待传输数据包分配给所述异构融合网络中的LTE网络和WiFi网络进行传输；以及

下行发送模块，用于向所述用户终端发送RCC连接建立信号并建立与所述用户终端的连接，通过所述LTE网络和WiFi网络将待传输数据包发送给所述用户终端。

根据本发明的另一个方面，提供一种基于异构融合网络的流量管理系统，包括：

第一分流比例模块，用于基于异构融合网络的网络状态，获取用户终端的业务数据占所述异构融合网络中的LTE网络和WiFi网络的第一分流比例，并将所述第一分流比例发送给所述用户终端；

上行发送模块，用于接收所述用户终端按照所述第一分流比例发送的业务数据，并监测QoS参数及WiFi信号质量；

分流及汇聚模块，用于当所述QoS参数或所述WiFi信号质量发生劣化时，指定所述用户终端的业务数据的第二分流比例，并通知所述用户终端；接收所述用户终端按所述第二分流比例发送的业务数据；或者

当所述QoS参数或所述WiFi信号质量未发生劣化时，利用IP包复用技术将所述用户终端按照第一分流比例或第二分流比例发送来的业务数据汇聚后发送至核心网。

本发明提出一种基于异构融合网络的流量管理方法及系统，在下行传输中，通过计算各WiFi的子载波资源剩余量及异构融合网络的QoS需求，将核心网的传输数据包在LTE网络和WiFi网络中进行分配并传输至用户终端，实现LWA中LTE网络和WiFi网络的流量统一管理即授权频段和未授权频段的统一管理；在上行传输中，通过分流算法获取分流比例，并能根据实时监测的网络QoS参数及WiFi信号质量而及时调整分流比例，使得用户终端可以按照最优的分流比例传输业务数据，充分有效的利用了授权频段和未授权频段来满足用户的QoS需求，整体上实现了授权频段的LTE网络和未授权频段的WiFi网络和的统一管理。

附图说明

图1为本发明实施例基于异构融合网络的流量管理方法的网络架构示意图；

图2为本发明实施例一种基于异构融合网络的流量管理方法的流程图；

图3为本发明实施例基于异构融合网络的流量管理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明实施例在异构融合网络上实施，所述异构融合网络为LTE和WLAN的融合网络，以LWA(LTE-WLAN Aggregation)技术为本发明实施例的基础应用技术，本发明实施例所述WiFi网络等同于WLAN网络。

本发明实施例网络架构如图1所示。为了实现LWA系统的无缝QoS预留问题，本发明实施例通过QoS配置框架和智能灵活的承载管理机制统一管理LWA，称为动态承载管理(dynamic bearer management，DBM)。所述动态承载管理的主要功能包括：移动性管理、联合网络选择与资源分配，以及无线QoS映射。所述动态承载管理(DBM)部署在异构融合网络的eNodeB节点内；本发明所述一种基于异构融合网络的流量管理方法和系统通过eNodeB节点内的动态承载管理(DBM)实现，包括下行流量卸载方法和上行流量卸载方法。

本发明实施例网络架构将LTE和WiFi系统各自数据平台和控制平台的分离，其中控制平台的功能通过软件定义网络(software-defined networking，SDN)集中实现。考虑到未授权频段的随机可接入特性以及控制信号高可靠性和低误码率的传输要求，具体实施时控制信号由LTE网络进行管理和传输。数据平台的功能主要是通过不同的承载器传输数据，控制平台负责实现联合网络选择、资源分配、QoS映射以及移动管理；所述不同的承载器是指LTE网络和WiFi网络，LTE系统使用授权频段，WiFi系统使用未授权频段。

为进一步提高WiFi频段资源的有效性，ACK信号可在LTE控制信道中传输。按照传统规范，当某一帧被成功接收并解码后，用户将在一个SIFS时间后回馈一个ACK消息。如果WiFi AP在一段预定的时间(记为ACK timeout)内没有接收到ACK消息，就默认这个数据包没有被对方成功接收，因此重发这个数据包，这样就会导致信道有效性低。因此，根据如图1所示的本发明实施例架构，在具体实施时使用统一的ACK方案，当终端用户成功接收到一个数据包后，将通过PUCCH信道回馈一条ACK消息，而不论该数据包是来自LTE还是WiFi；当基站接收到一个上行的数据包后，将通过物理HAQR指示信道(Physical HARQ IndicatorChannel，PHICH)回馈一条ACK消息。

同时，本发明实施例网络架构与现存的eNodeB和合法WiFi网络进行兼容，且关于WiFi协议的修改是基于DCF方案的，因此可以与其他WiFi AP公平友好地竞争信道资源。

如图2所示，一种基于异构融合网络的流量管理方法，包括：

A1，当用户终端接入WiFi AP时，获取当前网络状态信息并生成测量报告；

A2，基于所述测量报告及各WiFi AP的信息，计算各WiFi的子载波资源剩余量，获取所述用户终端可用的所有WiFi AP；

A3，基于所述可用的所有WiFi AP及异构融合网络的QoS需求，将核心网发送来的待传输数据包分配给所述异构融合网络中的LTE网络和WiFi网络进行传输；

A4，向所述用户终端发送RCC连接建立信号并建立与所述用户终端的连接，通过所述LTE网络和WiFi网络将待传输数据包发送给所述用户终端。

多用户接入(multi-RAN)的无线资源管理(radio resource management，RRM)在无线通信系统中扮演重要的角色，包括无线接入技术(Radio Access Technologies,RAT)发现、RAT选择和资源分配。为实现负载均衡和有效资源利用率，需要采用智能的网络选择和资源分配功能，以提供无处不在的可靠的用户体验，以提高网络QoS性能。一般来说，如果WiFi资源充足，用户将优先选择接入廉价的WiFi。具体策略不仅取决于用户优先级、QoS需求等用户参数，也取决于网络负载、链路质量、RAT资源的使用状况等网络参数。在不同业务类型的不同QoS要求约束下，通过最优化接入选择和资源分配，系统吞吐量、能效等性能将得到巨大提升。

本实施例提供一种异构融合网络的下行流量卸载方法，核心网发送来的数据包进入异构融合网络对用户终端传送之前，先对用户终端所接入的某一WiFi AP的网络进行测量评估，通过异构融合网络的QoS需求而对核心网发送来的数据包进行分配，所述分配是指在异构融合网络的LTE网络和WiFi网络中进行分配，从而实现LWA中LTE网络和WiFi网络的流量统一管理即授权频段和未授权频段的统一管理，提高异构融合网络的QoS性能。

作为一个可选的实施例，所述A3进一步包括：

A3.1，根据有效容量原理分别获取LTE网络的有效容量C_L(θ,S_L)和WiFi网络的有效容量C_W(θ,S_W)，其中，θ为QoS参数，S_L为授权频段带宽，S_W为未授权频段带宽；

A3.2，基于所述LTE网络的有效容量和WiFi网络的有效容量，根据分离比将核心网发送来的待传输数据包分配给LTE网络和WiFi网络进行传输，所述分离比表示为：

其中ρ为分离比。

本实施例具体给出了如何根据QoS需求确定数据包的分配方案。具体是根据LTE网络的有效容量和WiFi网络的有效容量获得分离比，依据分离比来对数据包进行分配。

为了反映QoS对不同网络的影响，先对授权资源块和未授权资源块保证QoS的能力进行一个精确、有实际意义的评估：利用有效容量原理定义θ为QoS参数代表统计延迟的要求，θ越大表示QoS要求越严格，越小表示时延需求越宽松。C(θ,S)为有效容量，表示在特定的QoS参数θ和频带带宽S条件下的网络最大恒定到达率。由于LTE和WiFi系统的有效容量不同，分别用L和W表示它们各自的容量有效，即LTE网络的有效容量为C_L(θ,S_L)，WiFi网络的有效容量为C_W(θ,S_W)。

每个用户会对所有资源块的价值评估，然后提交给基站，基站选择价高者分配。

位于控制平面的中心控制实体可以将核心网络映射为EPS承载器，还可以在WiFi和LTE的接口处实现各自数据流量的承载。在本实施例中，由于DBM已经实现根据QoS参数进行网络选择和资源分配，因而中心控制实体可以不需要考虑QoS要求约束而直接将数据包分配给不同的RANs(无线接入网)。传统的无线承载器不能实现这样的功能，本实施例可以提供一个新的承载分离器将QoS参数映射给LTE和WiFi。对于不同QoS要求的不同数据流，它们的QoS映射可以执行不同的数据卸载策略。

本实施例的理论依据是有效容量原理，所述QoS参数θ的获取方法如下：

假设用户有不同的QoS需求，例如端到端的时延。该时延由排队时延和传输时延。根据D.Wu等所提的有效容量，QoS可以通过QoS指数θ_k，k＝1,L,K，来表征，其中K为基站接入用户的个数：

其中，Q_k(t)是在时刻t对于用户k所对应的先入先出队列的buffer长度，

是队列长度的阈值，

是队列溢出概率。

有效容量获取方法如下：

用户k的有效容量，定义为C_k(θ_k),代表着最大的，稳定的到达速率,可以表示如下：

其中S_k(t)为用户k在(0,t]成功接收到的bit数,E{·}代表着取期望。

具体的，A1中所述测量报告包括：LTE信道状态信息、所述用户终端的移动速度、WiFi网络的ID、接收信号强度指示和STA计数信息。

通信服务的连续性，是无线通信系统的一个重要功能体现。为了保证移动中的用户的通信服务连续性，从终端用户的角度看，从一个基站到另一个基站的通信切换过程需要实现平滑的转移，即维持保证的服务质量，例如不发生通信中断或误码。对于LWA的切换，尤其当用户终端接入一个新的WiFi AP时，需要满足以下三点：1)WiFi的接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)需要大于某个指定阈值；2)用户的移动速度小于某个阈值；3)WiFi有足够的信道资源服务该用户终端，同时不能影响原WiFi用户的通信性能。

步骤A2，基于所述测量报告及各WiFi AP的信息，计算各WiFi的子载波资源剩余量，获取所述用户终端可用的所有WiFi AP。其中各WiFi AP的信息，在具体实施时是通过无线终端(WT)周期性的将各WiFi AP的信息发送给eNodeB，其中包括WiFi的当前流量负载信息等。eNodeB根据量报告及各WiFi AP的信息，计算各WiFi的子载波资源剩余量，即可获得用户的可接入的AP移动性集合。

具体的，当与所述用户终端建立连接时，将LTE网络信道的子载波分配给所述用户终端，以及将WiFi网络信道的子载波分配给所述用户终端。

当数据包从核心网EPS网元到达eNodeB时，在DBM的控制下它可以映射到一个新的无线承载器上。按照3GPP标准，该映射在LTE系统的数据平台上很容易实现，而WiFi系统与3GPP系统就大不相同。为了有效利用WiFi，WiFi的数据平台需要支持与LTE的紧密合作。

借鉴LTE思想，本实施例WiFi采取多用户接入(multi-user access，MUA)方案。在一个802.11WiFi AP(access point，接入点)上分配子载波给各个用户终端，即将一个总的信道资源分为若干小的信道资源，每一个小的信道资源即为一个子载波，将其中一个或多个子载波分配给有需要的用户终端，而不是采用将所有信道作为一个整体单独资源分配给一个用户的传统WiFi方案。例如将一个2G的信道分为100个20M的子载波，基于这100个子载波再进行资源分配。

本实施例不仅仅是对WiFi网络的信道资源进行子载波划分和分配，同样可以对LTE网络的信道资源进行子载波划分和分配。

LTE管理控制信息的传输，告知用户终端所用的LTE与WiFi子载波资源信息。这样就可以在WiFi系统中使用资源分配策略，实现多用户分集。当某一WiFi AP获得某一信道资源，它将占据和LTE占据此资源相同的时间周期，以便于联合资源分配。

作为一个可选的实施例，根据所述LTE网络和WiFi网络传输所述待传输数据包时的QoS参数，重新分配剩余的待传输数据给所述LTE网络和WiFi网络，以及重新分配LTE网络的子载波和WiFi网络的子载波给所述用户终端。

本发明基于异构融合网络的QoS参数对核心网发送来的数据进行再分配，以满足异构融合网络的QoS需求。在数据包传输过程中，网络的QoS性能随时会发生变化，本实施例提供一种方法，实时的根据当前网络的QoS参数，调整数据包的分配策略，从而使网络QoS性能达到最优。

本发明还提供一种基于异构融合网络的流量管理方法，包括：

B1，基于异构融合网络的网络状态，获取用户终端的业务数据占所述异构融合网络中的LTE网络和WiFi网络的第一分流比例，并将所述第一分流比例发送给所述用户终端；

B2，接收所述用户终端按照所述第一分流比例发送的业务数据，并监测QoS参数及WiFi信号质量；

B3，当所述QoS参数或所述WiFi信号质量发生劣化时，指定所述用户终端的业务数据的第二分流比例，并通知所述用户终端；接收所述用户终端按所述第二分流比例发送的业务数据；或者

当所述QoS参数或所述WiFi信号质量未发生劣化时，利用IP包复用技术将所述用户终端按照第一分流比例或第二分流比例发送来的业务数据汇聚后发送至核心网。

本实施例提供一种异构融合网络的上行流量卸载方法，当用户终端需要向核心网发送数据包时，eNodeB首先根据网络状态获取数据包在LTE网络和WiFi网络分流比例，为了与后续调整的分流比例相区别，此时的分流比例可称为第一分流比例；在数据包的传输过程中通过对QoS参数及WiFi信号质量的实时监测而智能的调制分流比例；最终用户终端的数据包通过异构融合网络中的LTE网络和WiFi网络传送到eNodeB，在eNodeB处汇聚发送至核心网。

具体的，B1中所述网络状态包括：信号质量、网络负载、呼叫阻塞率、掉话率、数据包延迟以及丢包率。

本发明还提供一种基于异构融合网络的流量管理系统，包括：

接入模块，用于当用户终端接入WiFi AP时，获取当前网络状态信息并生成测量报告；

获取AP模块，用于基于所述测量报告及各WiFi AP的信息，计算各WiFi的子载波资源剩余量，获取所述用户终端可用的所有WiFi AP；

分配模块，用于基于所述可用的所有WiFi AP及异构融合网络QoS需求，将核心网发送来的待传输数据包分配给所述异构融合网络中的LTE网络和WiFi网络进行传输；以及

下行发送模块，用于向所述用户终端发送RCC连接建立信号并建立与所述用户终端的连接，通过所述LTE网络和WiFi网络将待传输数据包发送给所述用户终端。

本实施例中，对应于eNodeB中的动态承载管理(DBM)，所述接入模块和所述获取AP模块主要通过DBM中的移动性管理实现，所述分配模块主要通过DBM中的联合网络选择与资源分配和无线QoS映射实现，以上是控制平面实现；所述下行发送模块通过数据平面实现。

进一步，所述分配模块还包括：

有效容量单元，用于根据有效容量原理分别获取LTE网络的有效容量C_L(θ,S_L)和WiFi网络的有效容量C_W(θ,S_W)，其中，θ为QoS参数，S_L为授权频带带宽，S_W为未授权频带带宽；以及

分配单元，用于基于所述LTE网络的有效容量和WiFi网络的有效容量，根据分离比将核心网发送来的待传输数据包分配给LTE网络和WiFi网络进行传输，所述分离比表示为：

其中ρ为分离比。

具体的，所述测量报告包括：LTE信道状态信息、所述用户终端的移动速度、WiFi网络的ID、接收信号强度指示和STA计数信息。

在一个实施例中，当与所述用户终端建立连接时，将LTE网络信道的子载波分配给所述用户终端，以及将WiFi网络信道的子载波分配给所述用户终端。

在一个实施例中，根据所述LTE网络和WiFi网络传输所述待传输数据包时的QoS参数，重新分配剩余的待传输数据给所述LTE网络和WiFi网络，以及重新分配LTE网络的子载波和WiFi网络的子载波给所述用户终端。

本发明还提供一种基于异构融合网络的流量管理系统，包括：

第一分流比例模块，用于基于异构融合网络的网络状态，获取用户终端的业务数据占所述异构融合网络中的LTE网络和WiFi网络的第一分流比例，并将所述第一分流比例发送给所述用户终端；

上行发送模块，用于接收所述用户终端按照所述第一分流比例发送的业务数据，并监测QoS参数及WiFi信号质量；

分流及汇聚模块，用于当所述QoS参数或所述WiFi信号质量发生劣化时，指定所述用户终端的业务数据的第二分流比例，并通知所述用户终端；接收所述用户终端按所述第二分流比例发送的业务数据；或者

当所述QoS参数或所述WiFi信号质量未发生劣化时，利用IP包复用技术将所述用户终端按照第一分流比例或第二分流比例发送来的业务数据汇聚后发送至核心网。

所述网络状态包括：信号质量、网络负载、呼叫阻塞率、掉话率、数据包延迟以及丢包率等。

本实施例中，对应于eNodeB中的动态承载管理(DBM)，所述第一分流比例模块和第二分流比例模块主要通过DBM中的移动性管理和联合网络选择与资源分配实现，DBM中无线QoS映射协助实现上述功能，以上是控制平面实现；所述上行发送模块和汇聚模块主要通过数据平面实现。

下面通过具体实施例来描述本发明所述一种基于异构融合网络的流量管理方法。在LTE与WiFi两种RATs共存的场景下，系统由1个具有LWA功能的eNodeB、4个WiFi AP和6个具有授权和未授权频道接口的用户。假设用户接收媒体流和VoIP两种下行数据流，这两种数据流有不一样的QoS需求，媒体流的{D_th,P_th}＝{0.1,0.1}，VoIP的{D_th,P_th}＝{0.3,0.1}，数据包的到达过程服从泊松分布，授权频段和未授权频段的中心频点分别是2G和5G，频段宽度分别是10M和20M。

其下行流量卸载的具体实施包括：

步骤1：当UE进入WiFi AP1，则生成测量报告，LTE信道状态信息(channel stateinformation，CSI)、UE的移动速度、WiFi的ID、接收信号强度指示(Received SignalStrength Indication，RSSI)、STA计数等信息被发送给DBM的移动性管理单元。

一个更长周期中WT将关于WiFi APs的信息，例如WiFi的当前流量负载，发送给DBM模块。

步骤2：DBM收集到这些信息并计算出WiFi的子载波资源剩余量，就给出UE的移动性集合。

步骤3：DBM执行联合网络选择和资源分配方案。获取系统QoS参数及LTE网络和WiFi网络的频段带宽，计算有效容量，以便进行数据包分配。

步骤4：根据分离比

给各个子系统即LTE网络和WiFi网络分配数据包。

步骤5：eNodeB向终端用户发送RCC连接建立信号并建立连接开始传输数据包。

步骤6：传输过程中，eNodeB发送LWA承载器和子载波资源分配信息等重新配置信息。

步骤7：UE响应以完成配置。

其上行流量卸载的具体实施包括：

假定此时WiFi负载达到其最大负载的90％。当用户1发起业务请求时，具体过程如下：

步骤1：RMC层的接入控制模块通过综合考虑信号质量、呼叫阻塞率、掉话率、数据包延迟及丢包率等QoS，在不影响现有用户QoS的基础上，决定UE同时连接到LTE和WiFi两种RATs上进行业务传输。

步骤2：基站侧即eNodeB对网络状态(信道质量、RAT负载)进行周期性测量，根据上行offloading控制算法决定UE分别占用25％的LTE资源和75％的WiFi资源进行该业务传输，并通过控制信令通知UE。

步骤3：UE根据eNodeB的通知选择25％待发送的数据包经过LTE发送，75％的数据包经过WiFi发送。在该业务传输过程中，由于此时WiFi链路的数据流量相对较大，WiFi面临超载的风险。因此，为了避免WiFi超载影响用户体验，此时需要eNodeB重新指定该用户的正在进行的业务在LTE和WiFi链路的分流比例，并将此通知给该用户，以调整数据包级别的offloading。

步骤4：来自WiFi、LTE的数据包到达上行缓存区中等待处理，将上行缓存区队列的状态汇报给控制面，根据排队情况，调整资源调度策略，对缓存区的来自WiFi、LTE的数据进行资源分配和传输，保证在RMC复用模块处理时，不造成丢包，并最大限度的优化资源。

步骤5：通过LTE和WiFi两种RATs进行该业务传输，上行数据到达基站的RMC层，使用用户面的IP包复用技术，将两种RATs的数据汇聚到一起通过核心网发送出去，避免了LTE和WiFi两种RATs的数据流量过载。至此，上行卸载过程结束。

总体而言，本发明提出一种基于异构融合网络的流量管理方法及系统，在下行传输中，通过计算各WiFi的子载波资源剩余量及异构融合网络的QoS需求，将核心网的传输数据包在LTE网络和WiFi网络中进行分配并传输至用户终端，实现LWA中LTE网络和WiFi网络的流量统一管理即授权频段和未授权频段的统一管理；在上行传输中，通过分流算法获取分流比例，并能根据实时监测的网络QoS参数及WiFi信号质量而及时调整分流比例，使得用户终端可以按照最优的分流比例传输业务数据，充分有效的利用了授权频段和未授权频段来满足用户的QoS需求，整体上实现了授权频段的LTE网络和未授权频段的WiFi网络和的统一管理。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。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 (5)

1.一种基于异构融合网络的流量管理方法，其特征在于，包括：

A1，当用户终端接入WiFi AP时，获取当前网络状态信息并生成测量报告；

A2，基于所述测量报告及各WiFi AP的信息，计算各WiFi的子载波资源剩余量，获取所述用户终端可用的所有WiFi AP；

A3，基于所述可用的所有WiFiAP及异构融合网络的QoS需求，将核心网发送来的待传输数据包分配给所述异构融合网络中的LTE网络和WiFi网络进行传输；

A4，向所述用户终端发送RCC连接建立信号并建立与所述用户终端的连接，通过所述LTE网络和WiFi网络将待传输数据包发送给所述用户终端；

其中，所述A3进一步包括：

A3.1，根据有效容量原理分别获取LTE网络的有效容量C_L(θ,S_L)和WiFi网络的有效容量C_W(θ,S_W)，其中，θ为QoS参数，S_L为授权频带带宽，S_W为未授权频带带宽；

A3.2，基于所述LTE网络的有效容量和WiFi网络的有效容量，根据分离比将核心网发送来的待传输数据包分配给LTE网络和WiFi网络进行传输，所述分离比表示为：

其中ρ为分离比；

具体地，所述QoS参数的公式为；

其中，K表示基站接入用户的个数，k＝1,…,K，Q_k(t)是在时刻t对于用户k所对应的先入先出队列的buffer长度，

是队列长度的阈值，

是队列溢出概率；

有效容量的公式为：

其中，C_k(θ_k)表示用户k的有效容量，S_k(t)为用户k在(0,t]成功接收到的bit数,

表示取期望。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，A1中所述测量报告包括：LTE信道状态信息、所述用户终端的移动速度、WiFi网络的ID、接收信号强度指示和STA计数信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当与所述用户终端建立连接时，将LTE网络信道的子载波分配给所述用户终端，以及将WiFi网络信道的子载波分配给所述用户终端。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述LTE网络和WiFi网络传输所述待传输数据包时的QoS参数，重新分配剩余的待传输数据给所述LTE网络和WiFi网络，以及重新分配LTE网络的子载波和WiFi网络的子载波给所述用户终端。

5.一种基于异构融合网络的流量管理系统，其特征在于，包括：

接入模块，用于当用户终端接入WiFi AP时，获取当前网络状态信息并生成测量报告；

获取AP模块，用于基于所述测量报告及各WiFi AP的信息，计算各WiFi的子载波资源剩余量，获取所述用户终端可用的所有WiFi AP；

分配模块，用于基于所述可用的所有WiFi AP及异构融合网络QoS需求，将核心网发送来的待传输数据包分配给所述异构融合网络中的LTE网络和WiFi网络进行传输；以及

下行发送模块，用于向所述用户终端发送RCC连接建立信号并建立与所述用户终端的连接，通过所述LTE网络和WiFi网络将待传输数据包发送给所述用户终端；

其中，分配模块还包括：

有效容量单元，用于根据有效容量原理分别获取LTE网络的有效容量C_L(θ,S_L)和WiFi网络的有效容量C_W(θ,S_W)，其中，θ为QoS参数，S_L为授权频带带宽，S_W为未授权频带带宽；

分配单元，用于基于所述LTE网络的有效容量和WiFi网络的有效容量，根据分离比将核心网发送来的待传输数据包分配给LTE网络和WiFi网络进行传输，所述分离比表示为：

其中ρ为分离比；

具体地，所述QoS参数的公式为；

其中，K表示基站接入用户的个数，k＝1,…,K，Q_k(t)是在时刻t对于用户k所对应的先入先出队列的buffer长度，

是队列长度的阈值，

是队列溢出概率；

有效容量的公式为：

其中，C_k(θ_k)表示用户k的有效容量，S_k(t)为用户k在(0,t]成功接收到的bit数,

表示取期望。

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