CN108449777B - 异构网络的接入方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种异构网络的接入方法和装置，所述方法包括：根据用户的服务质量Qos需求，获取所述用户的可用网络列表；根据所述用户的可用网络列表，获取所述用户的接入策略集；根据U个用户的所述接入策略集，得到搜索地图；以最大化网络效用为目标，采用蚁群算法对所述搜索地图进行路径搜索，获取目标路径序列；根据所述目标路径序列，对所述U个用户进行异构网络接入。本发明提供的异构网络的接入方法和装置，具有用户侧和网络侧的情景感知能力，可同时对多个用户进行接入，且每个用户可同时接入多个RAT的接入点，提升了异构网络的并行传输能力，并且，能够维持网络负载均衡，从而实现网络效用的最大化。

Description

异构网络的接入方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种异构网络的接入方法和装置。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，出现了异构网络，即多种无线接入技术(RadioAccess Technology，RAT)共存的网络格局，例如：无线个域网(Wireless Personal AreaNetwork，WPAN)、无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)、无线城域网(Wireless Metropolitan Area Network，WMAN)、全球微波互联接入网(WorldwideInteroperability for Microwave Access，WIMAX)和常见的广域蜂窝移动网络长期演进(Long Term Evolution，LTE)等。

在异构网络环境下，为了将各种无线接入网融合到一起为用户提供无缝的服务，3GPP提出了支持多种RAT接入一个统一的核心网(Evolved Packet Core，EPC)，并支持他们之间的无缝切换。因此在EPC引入了接入网络发现和选择功能(Access Network Discoveryand Selection Function，ANDSF)实体，由ANDSF实体为用户提供接入决策服务，即帮助用户选择接入哪个RAT的哪个接入点。其中一种选择接入的方法为，根据用户接收到的多个接入点的导频信号的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)，选择SNR最高的接入点进行接入。

异构网络中，通过多种RAT并行传输可以提高数据传输速率，因此，用户为了最大化数据传输速率，期望同时占用所有可用RAT，但是，上述的异构网络接入方法，对于每个用户，只能接入其中一个RAT，无法挖掘异构网络的并行传输能力。

发明内容

本发明提供一种异构网络的接入方法和装置，用于解决现有技术中的异构网络接入方法，无法挖掘异构网络的并行传输能力的问题。

第一方面，本发明提供的异构网络的接入方法，包括：

根据用户的服务质量Qos需求，获取所述用户的可用网络列表；其中，所述Qos需求包括：最大服务时延和最大包错误率，所述可用网络列表包括：满足所述用户的Qos需求的接入点、所述接入点所属的RAT和所述接入点的Qos参数；

根据所述用户的可用网络列表，获取所述用户的接入策略集，所述接入策略集中包括S个节点，所述S个节点对应所述用户的S个候选的接入方式，所述接入方式用于指示所述用户可同时接入的至少一个RAT的接入点，S为大于等于1的自然数；

根据U个用户的所述接入策略集，得到搜索地图；以最大化网络效用为目标，采用蚁群算法对所述搜索地图进行路径搜索，获取目标路径序列；其中，所述目标路径序列包括U个节点，所述U个节点与所述U个用户一一对应；

根据所述目标路径序列，对所述U个用户进行异构网络接入。

可选的，所述根据用户的Qos需求，获取所述用户的可用网络列表，包括：

根据用户接收到的至少一个接入点的导频信号，将所述至少一个接入点加入可用网络列表，并记录每个所述接入点对应的信噪比SNR、可提供的带宽、最大可接纳的用户数和Qos参数，所述Qos参数包括：平均服务时延和平均包错误率；

对于所述可用网络列表中的每个接入点，若所述接入点的SNR小于第一阈值，则将所述接入点从所述可用网络列表中删除；若所述接入点的Qos参数不满足所述用户的Qos需求，则将所述接入点从所述可用网络列表中删除。

可选的，所述根据所述用户的可用网络列表，获取所述用户的接入策略集，包括：

根据所述异构网络支持的RAT的数量N，将所述可用网络列表中的接入点划分为N个集合，每个集合对应一个RAT，N为大于1的自然数；

在每个集合中增加空元素，所述空元素用于指示不接入所述集合对应的RAT；

对所述N个集合进行笛卡尔乘积运算，得到所述用户的接入策略集。

可选的，所述根据U个用户的所述接入策略集，得到搜索地图，包括：

根据U个用户的所述接入策略集，生成环形搜索地图，所述环形搜索地图包括U层，每一层与一个用户对应，每一层中包括对应用户的所述接入策略集，每一层中的每个节点都存在指向下一层中的所有节点的单向路径。

可选的，所述以最大化网络效用为目标，采用蚁群算法对所述搜索地图进行路径搜索，获取目标路径序列，包括：

进行T次迭代，每次迭代中，指派K只蚂蚁对所述搜索地图进行R轮的路径搜索，得到K只蚂蚁搜索找到的K个路径序列；根据每个路径序列中的接入点的负载、干扰和Qos参数，计算所述路径序列的效用；其中，所述路径序列的效用用于指示：按照所述路径序列接入后得到的网络效用的大小，T、K和R为大于1的自然数；

根据T次迭代得到的T*K个路径序列的效用，得到目标路径序列。

可选的，所述根据每个路径序列中的接入点的负载、干扰和Qos参数，计算所述路径序列的效用，包括

根据

和

获取所述路径序列中的每个接入点的调度概率p和干扰概率f，其中，UserMax为所述接入点的最大可接纳用户数，User为所述接入点的当前接入用户数；

根据干扰概率f，获取所述路径序列中的每个用户在每个接入点下获得的香农容量ShannonCapacity；

根据

获取每个用户在每个接入点下获得的效用X，其中，AverageErrorRate为每个接入点的平均包错误率，AverageDelay为每个接入点的平均时延；

将每个用户在所述路径序列中对应层的所有接入点下获取的效用X之和，作为所述用户的个人效用；

将所述路径序列下所有用户的个人效用之和，作为所述路径序列的效用。

可选的，指派K只蚂蚁对所述搜索地图进行R轮的路径搜索，得到K只蚂蚁搜索找到的K个路径序列，包括：

指派K只蚂蚁对所述搜索地图进行R轮的路径搜索，蚂蚁k的搜索执行如下步骤：

蚂蚁k对所述搜索地图进行第一轮的路径搜索，得到第一路径序列；

蚂蚁k对所述搜索地图进行第r轮的路径搜索，采用动态博弈算法对第r-1轮搜索得到的第一路径序列进行修正；若经过修正得到的第一路径序列与第r-1轮相比不再发生变化，或者，若r＝R，则停止搜索，将所述第一路径序列作为蚂蚁k经过R轮搜索找到的路径序列，其中2<＝r<＝R。

可选的，所述蚂蚁k对所述搜索地图进行第一轮的路径搜索，得到第一路径序列，包括：

将第一路径序列置空，将初始节点加入第一路径序列；蚂蚁k从初始节点出发对所述搜索地图进行搜索，从第u层搜索到第u+1层时，将第一路径序列与所述搜索地图中的第u+1层中的Q个节点分别组合，得到Q个候选路径序列，分别计算每个候选路径序列的效用，根据所述Q个候选路径序列的效用，选择第u+1层中的一个节点加入第一路径序列，直到蚂蚁k回到初始节点所在的层，得到蚂蚁k第一轮搜索找到的第一路径序列。

可选的，所述蚂蚁k对所述搜索地图进行第r轮的路径搜索，采用动态博弈算法对第r-1轮搜索得到的第一路径序列进行修正，包括：

根据第r-1轮搜索得到的第一路径序列，蚂蚁k将所述第一路径序列的第一个节点对应的层做为初始层；从第u层搜索到第u+1层时，将所述第一路径序列中与第u+1层对应的节点分别替换为所述搜索地图中第u+1层中的Q个节点，得到Q个候选路径序列，分别计算每个候选路径序列的效用；根据所述Q个候选路径序列的效用，选择所述搜索地图中的第u+1层中的一个节点替换所述第一路径序列中的与第u+1层对应的节点，直到蚂蚁k回到初始层，得到蚂蚁k第r轮搜索找到的第一路径序列。

第二方面，本发明提供的异构网络的接入装置，包括：

第一获取模块，用于根据用户的服务质量Qos需求，获取所述用户的可用网络列表；其中，所述Qos需求包括：最大服务时延和最大包错误率，所述可用网络列表包括：满足所述用户的Qos需求的接入点、所述接入点所属的RAT和所述接入点的Qos参数；

第二获取模块，用于根据所述用户的可用网络列表，获取所述用户的接入策略集，所述接入策略集中包括S个节点，所述S个节点对应所述用户的S个候选的接入方式，所述接入方式用于指示所述用户可同时接入的至少一个RAT的接入点，S为大于等于1的自然数；

生成模块，用于根据U个用户的所述接入策略集，得到搜索地图；

搜索模块，用于以最大化网络效用为目标，采用蚁群算法对所述搜索地图进行路径搜索，获取目标路径序列；其中，所述目标路径序列包括U个节点，所述U个节点与所述U个用户一一对应；

接入模块，用于根据所述目标路径序列，对所述U个用户进行异构网络接入。

可选的，所述第一获取模块，具体用于根据用户接收到的至少一个接入点的导频信号，将所述至少一个接入点加入可用网络列表，并记录每个所述接入点对应的信噪比SNR、可提供的带宽、最大可接纳的用户数和Qos参数，所述Qos参数包括：平均服务时延和平均包错误率；对于所述可用网络列表中的每个接入点，若所述接入点的SNR小于第一阈值，则将所述接入点从所述可用网络列表中删除；若所述接入点的Qos参数不满足所述用户的Qos需求，则将所述接入点从所述可用网络列表中删除。

可选的，所述第二获取模块，具体用于根据所述异构网络支持的RAT的数量N，将所述可用网络列表中的接入点划分为N个集合，每个集合对应一个RAT，N为大于1的自然数；在每个集合中增加空元素，所述空元素用于指示不接入所述集合对应的RAT；对所述N个集合进行笛卡尔乘积运算，得到所述用户的接入策略集。

可选的，所述生成模块，具体用于根据U个用户的所述接入策略集，生成环形搜索地图，所述环形搜索地图包括U层，每一层与一个用户对应，每一层中包括对应用户的所述接入策略集，每一层中的每个节点都存在指向下一层中的所有节点的单向路径。

可选的，所述搜索模块，具体用于进行T次迭代，每次迭代中，指派K只蚂蚁对所述搜索地图进行R轮的路径搜索，得到K只蚂蚁搜索找到的K个路径序列；根据每个路径序列中的接入点的负载、干扰和Qos参数，计算所述路径序列的效用；其中，所述路径序列的效用用于指示：按照所述路径序列接入后得到的网络效用的大小，T、K和R为大于1的自然数；根据T次迭代得到的T*K个路径序列的效用，得到目标路径序列。

可选的，所述搜索模块，具体用于：

根据

和

获取所述路径序列中的每个接入点的调度概率p和干扰概率f，其中，UserMax为所述接入点的最大可接纳用户数，User为所述接入点的当前接入用户数；

根据干扰概率f，获取所述路径序列中的每个用户在每个接入点下获得的香农容量ShannonCapacity；

根据

获取每个用户在每个接入点下获得的效用X，其中，AverageErrorRate为每个接入点的平均包错误率，AverageDelay为每个接入点的平均时延；

将每个用户在所述路径序列中对应层的所有接入点下获取的效用X之和，作为所述用户的个人效用；

将所述路径序列下所有用户的个人效用之和，作为所述路径序列的效用。

可选的，所述搜索模块，具体用于：

指派K只蚂蚁对所述搜索地图进行R轮的路径搜索，蚂蚁k的搜索执行如下步骤：

蚂蚁k对所述搜索地图进行第一轮的路径搜索，得到第一路径序列；

蚂蚁k对所述搜索地图进行第r轮的路径搜索，采用动态博弈算法对第r-1轮搜索得到的第一路径序列进行修正；若经过修正得到的第一路径序列与第r-1轮相比不再发生变化，或者，若r＝R，则停止搜索，将所述第一路径序列作为蚂蚁k经过R轮搜索找到的路径序列，其中2<＝r<＝R。

可选的，所述搜索模块，具体用于将第一路径序列置空，将初始节点加入第一路径序列；蚂蚁k从初始节点出发对所述搜索地图进行搜索，从第u层搜索到第u+1层时，将第一路径序列与所述搜索地图中的第u+1层中的Q个节点分别组合，得到Q个候选路径序列，分别计算每个候选路径序列的效用，根据所述Q个候选路径序列的效用，选择第u+1层中的一个节点加入第一路径序列，直到蚂蚁k回到初始节点所在的层，得到蚂蚁k第一轮搜索找到的第一路径序列。

可选的，所述搜索模块，具体用于根据第r-1轮搜索得到的第一路径序列，蚂蚁k将所述第一路径序列的第一个节点对应的层做为初始层；从第u层搜索到第u+1层时，将所述第一路径序列中与第u+1层对应的节点分别替换为所述搜索地图中第u+1层中的Q个节点，得到Q个候选路径序列，分别计算每个候选路径序列的效用；根据所述Q个候选路径序列的效用，选择所述搜索地图中的第u+1层中的一个节点替换所述第一路径序列中的与第u+1层对应的节点，直到蚂蚁k回到初始层，得到蚂蚁k第r轮搜索找到的第一路径序列。

本发明提供的异构网络的接入方法和装置，根据用户的Qos需求，获取用户的可用网络列表，使得该方法具有用户需求感知能力，获取的可用网络列表中的接入点均是满足用户Qos需求的接入点，与现有技术中仅根据导频信号的SNR确定接入点相比，根据本实施例的方法选择的接入点保证满足用户的Qos需求。另外，根据U个用户的所述接入策略集，得到搜索地图；以最大化网络效用为目标，使该方法具有对网络负载和干扰的感知能力，采用蚁群算法对所述搜索地图进行路径搜索，获取目标路径序列，目标路径序列指示了U个用户分别可接入哪些RAT的哪个接入点，也就是说，本实施例的方法可支持同时对多个用户进行接入，从而有利于提升整个系统的性能，维持网络负载均衡；进一步的，每个用户可同时接入多个RAT的接入点，使得每个用户可同时占用多个RAT进行数据传输，提升了网络并行传输能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的异构网络的接入方法的应用场景示意图；

图2为本发明提供的异构网络的接入方法实施例一的流程图；

图3为环形搜索地图的示意图；

图4为本发明提供的异构网络的接入装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如前所述，在异构网络环境下，为了将各种无线接入网融合到一起为用户提供无缝的服务，3GPP提出了支持多种无线接入技术(Radio Access Technology，RAT)接入一个统一的核心网(Evolved Packet Core，EPC)，并支持他们之间的无缝切换。因此在EPC引入了接入网络发现和选择功能(Access Network Discovery and Selection Function，ANDSF)实体，由ANDSF实体为用户提供接入决策服务，即帮助用户选择接入哪个RAT的哪个接入点。其中一种选择接入的方法为，根据用户接收到的多个接入点的导频信号的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)，选择SNR最高的接入点进行接入。

异构网络中，通过多种RAT并行传输可以提高数据传输速率，因此，用户为了最大化数据传输速率，期望同时占用所有可用RAT，但是，上述的异构网络接入方法，对于每个用户，只能接入其中一个RAT，无法挖掘异构网络的并行传输能力。

3GPP在5G白皮书中提到，使用统一的RAT来覆盖所有应用和频段，需要空口非常灵活，在技术上很具有挑战性。然而，利用现有的多种RAT互补工作，可以达到最大共性，能降低技术难度和网络部署成本，可见，异构网络的融合已成为5G发展的必然趋势，高效利用丰富的异构接入资源，可大大提升网络性能，满足暴增的流量需求。5G的另一发展趋势是网络的智能化，智能网络的基本需求就是使其能够自适应用户侧及网络侧的情景。从用户侧来看，大量新应用层出不穷，业务需求也不尽相同；从网络侧看，多用户的接入竞争会导致网络拥塞，干扰加剧，大大降低用户体验。

基于上述现有技术以及5G发展趋势的考虑，本发明提供的异构网络的接入方法和装置，具有用户侧和网络侧情景感知的能力，以最大化网络效用为目标，对多用户接入方式进行决策，决策每个用户占用哪几种RAT，以及接入每种RAT的哪个接入点，从而解决现有技术无法挖掘异构网络的并行传输能力的问题。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

首先，本发明提供的异构网络的接入方法，其执行主体可以为EPC中的某个实体，例如ANDSF实体。

本发明提供的异构网络的接入方法，可以完成多用户的多接入过程，即同时完成多个用户的接入，并且每个用户可同时接入多个RAT的接入点。图1为本发明提供的异构网络的接入方法的应用场景示意图，以图1为例进行说明，图1所示的异构网络为三种RAT(LTE、WiMAX和WLAN)共存的异构网络，其中，每种RAT中分别存在三个接入点，为了描述方便，将三种RAT分别记为A、B和C，将接入点分别表示为A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2和C3。在某一时刻，假设有U个用户需要接入该异构网络，图1所示为U＝2的情况，两个用户分别表示为U1和U2，其中，U1可以接收到A1、A2、A3、B1、B2和C3的导频信号，U2可以接收到A1、B2、B3、C1和C2的导频信号。采用本发明实施例中的方案，可以完成对上述U个用户的接入，并实现网络效用的最大化。需要说明的是，本发明提供的异构网络的接入方法和装置，对于支持的RAT的数量、接入点的数量以及同时接入的用户数量均不作具体限定，图1所示仅为示例。

图2为本发明提供的异构网络的接入方法实施例一的流程图，如图2所示，本实施例的接入方法包括：

S11：根据用户的服务质量Qos需求，获取所述用户的可用网络列表；其中，所述Qos需求包括：最大服务时延和最大包错误率，所述可用网络列表包括：满足所述用户的Qos需求的接入点、所述接入点所属的RAT和所述接入点的Qos参数。

一种可选的实施方式为：根据用户接收到的至少一个接入点的导频信号，将所述至少一个接入点加入可用网络列表，并记录每个所述接入点对应的信噪比SNR、可提供的带宽、最大可接纳的用户数和Qos参数，所述Qos参数包括：平均服务时延和平均包错误率；对于所述可用网络列表中的每个接入点，若所述接入点的SNR小于第一阈值，则将所述接入点从所述可用网络列表中删除；若所述接入点的Qos参数不满足所述用户的Qos需求，则将所述接入点从所述可用网络列表中删除。

其中，所述接入点的Qos参数不满足所述用户的Qos需求是指，所述接入点可提供的平均服务时延大于所述用户能容忍的最大服务时延，和/或，所述接入点可提供的平均包错误率大于所述用户能容忍的最大包错误率。

以图1所示的异构网络中的U1为例，U1接收到A1、A2、A3、B1、B2和C3的导频信号，因此，将A1、A2、A3、B1、B2和C3六个接入点加入可用网络列表，假设六个接入点的SNR中，A2的SNR小于第一阈值，将A2从可用网络列表中删除，其余五个接入点的Qos参数满足U1的Qos需求，最终得到的U1的可用网络列表中包括A1、A3、B1、B2和C3三个接入点。

本实施例中，根据用户的Qos需求，获取用户的可用网络列表，使得该方法具有用户需求感知能力，获取的可用网络列表中的接入点均是满足用户Qos需求的接入点，与现有技术中仅根据导频信号的SNR确定接入点相比，根据本实施例的方法选择的接入点保证满足用户的Qos需求。

S12：根据所述用户的可用网络列表，获取所述用户的接入策略集，所述接入策略集中包括S个节点，所述S个节点对应所述用户的S个候选的接入方式，所述接入方式用于指示所述用户可同时接入的至少一个RAT的接入点，S为大于等于1的自然数。

具体的，继续以U1用户为例，其中一种可选的实施方式，包括如下步骤：

将U1的可用网络列表中的接入点划分为三个集合，第一个集合为{A1，A3}，第二个集合为{B1，B2}，第三个集合为{C3}；

在每个集合中增加空元素

空元素

表示不接入该集合对应的RAT，从而第一个集合为

第二个集合为

第三个集合为

对上述三个集合进行笛卡尔乘积运算，在得到的结果中将全空元素对应的策略删除，得到U1的接入策略集，其中接入策略集中包括17(3*3*2-1＝17)个节点，每个节点为一个三元组，三元组的每个分量对应一个RAT的接入点，例如：节点

表示：接入LTE网络的第一个接入点A1，接入WiMAX网络的第一个接入点B1，不接入WLAN网络。

S13：根据U个用户的所述接入策略集，得到搜索地图；以最大化网络效用为目标，采用蚁群算法对所述搜索地图进行路径搜索，获取目标路径序列；其中，所述目标路径序列包括U个节点，所述U个节点与所述U个用户一一对应。

具体的，根据U个用户的接入策略集，生成环形搜索地图，图3为环形搜索地图的示意图，如图3所示，所述环形搜索地图包括U层，每一层与一个用户对应，每一层中包括对应用户的所述接入策略集，每一层中的每个节点都存在指向下一层中的所有节点的单向路径。

可以理解的，采用蚁群算法对环形地图进行路径搜索，可以获取满足最大网络效用的目标路径序列，其中，目标路径序列指示了U个用户分别可接入哪些RAT的哪个接入点。需要说明的是，根据蚁群算法获取目标路径序列可以有多种实施方法，本实施例对比不作具体限定，其中一种可选的实施方式可参见实施例二的详细描述。

S14：根据所述目标路径序列，对所述U个用户进行异构网络接入。

本实施例中，根据用户的Qos需求，获取用户的可用网络列表，使得该方法具有用户需求感知能力，获取的可用网络列表中的接入点均是满足用户Qos需求的接入点，与现有技术中仅根据导频信号的SNR确定接入点相比，根据本实施例的方法选择的接入点保证满足用户的Qos需求。另外，根据U个用户的所述接入策略集，得到搜索地图；以最大化网络效用为目标，采用蚁群算法对所述搜索地图进行路径搜索，获取目标路径序列，目标路径序列指示了U个用户分别可接入哪些RAT的哪个接入点，也就是说，本实施例的方法可支持同时对多个用户进行接入，从而有利于提升整个系统的性能，维持网络负载均衡；进一步的，每个用户可同时接入多个RAT的接入点，使得每个用户可同时占用多个RAT进行数据传输，提升了网络并行传输能力。

作为本发明提供的异构网络的接入方法实施例二，下面详细描述采用蚁群算法对搜索地图进行搜索的过程。

可以理解的，在开始搜索之前，需要对蚁群算法中的一些变量进行初始化，包括但不限于：所有路径上的信息素、每只蚂蚁携带的信息素、信息素挥发因子、信息素权重因子、路径随机选择概率q等。

算法执行T次迭代，每次迭代中，指派K只蚂蚁在搜索地图上进行R轮的路径搜索。具体的，第k只蚂蚁的搜索过程如下：

1、蚂蚁k对所述搜索地图进行第一轮的路径搜索，得到第一路径序列，具体包括如下步骤：

1)将第一路径序列置空，随机选择蚂蚁k的初始访问节点，并将初始节点加入第一路径序列；

2)蚂蚁k从初始节点出发，沿可行路径路径，对搜索地图进行搜索；

3)从第u层搜索到第u+1层时，假设第u+1层上共有Q个节点，将当前第一路径序列中的节点作为一个整体，与u+1层的Q个节点分别组合，得到Q个候选路径序列。例如，当前第一路径序列为

u+1层有两个节点，分别为

和(A1,B1,C2)，则得到两个候选路径序列分别为:

和

4)分别计算每个候选路径序列的效用，具体计算方法如下：

a)根据

和

获取候选路径序列中的每个接入点的调度概率p和干扰概率f，其中，UserMax为所述接入点的最大可接纳用户数，User为所述接入点的当前接入用户数。

b)根据干扰概率f，获取候选路径序列中的每个用户在每个接入点下获得的香农容量ShannonCapacity。

首先，根据干扰概率f，获取候选路径序列中的每个用户在每个接入点下受到的干扰值。需要说明的是，从属于不同RAT的接入点之间无干扰。例如，以用户u为例，假设候选路径序列中用户u对应的节点

则用户u在A3接入点下受到的干扰值为：用于u接收到的除A3接入点外的其他LTE接入点的信号强度与对应的干扰概率f的乘积之和，即：

(用户u接收到的A1的信号强度)*(A1的干扰概率)+(用户u接收到的A2的信号强度)*(A2的干扰概率)；

同理，可计算用户u在C2接入点下的干扰值。

然后，根据上述计算到的干扰值以及香农公式，获取每个用户在每个接入点下获得的香农容量ShannonCapacity。

c)为候选路径序列中的每个用户初始化一个指示向量(0,0,0)，依据用户的接入策略和香农容量ShannonCapacity重置该指示向量。以用户u为例，假设候选路径序列中用户u对应的节点为

若用户u在A3接入点的香农容量ShannonCapacity大于等于用户u请求业务所需的最小数据速率，则指示向量的第一维置1，反之置0；也就是说，指示向量中的1表示该接入点可以满足用户的接入策略，指示向量中的0表示该接入点不能满足用户的接入策略。需要说明的是，若用户不接入某一个RAT网络，则指示向量对应的位置置1。

d)获取每个用户在每个接入点下获得的效用X，若该用户对应的指示向量为(1,1,1)，则：

否则，X＝0；

其中，AverageErrorRate为每个接入点的平均包错误率，AverageDelay为每个接入点的平均时延。

d)将每个用户在候选路径序列中对应层的所有接入点下获取的效用X之和，作为所述用户的个人效用。

e)将候选路径序列下所有用户的个人效用之和，作为所述候选路径序列的效用。

5)根据Q个候选路径序列的效用，选择第u+1层中的一个节点加入第一路径序列。

具体的，根据Q个候选路径序列的效用以及从当前节点到u+1层中的Q个节点的路径上的信息素，计算由当前节点指向u+1层的Q个节点的Q个路径的转移概率，根据转移概率选择u+1层中的一个节点，例如：以路径随机选择概率q随机选择u+1层中的一个节点，或者，以概率1-q选择u+1层中最大转移概率对应的节点，将选择的节点加入第一路径序列。需要说明的是，对于计算转移概率的方法，本发明不作具体限定。

6)循环执行3)到5)直到蚂蚁k回到初始节点所在的层，得到蚂蚁k第一轮搜索找到的第一路径序列。

2、蚂蚁k对搜索地图进行第r轮的路径搜索，采用动态博弈算法对第r-1轮搜索得到的第一路径序列进行修正；若经过修正得到的第一路径序列与第r-1轮相比不再发生变化，或者，若r＝R，则停止搜索，将所述第一路径序列作为蚂蚁k经过R轮搜索找到的路径序列，其中2<＝r<＝R。

其中，蚂蚁k对搜索地图进行第r轮的路径搜索，采用动态博弈算法对第r-1轮搜索得到的第一路径序列进行修正，具体包括如下步骤：

根据第r-1轮搜索得到的第一路径序列，蚂蚁k将所述第一路径序列的第一个节点对应的层做为初始层；从第u层搜索到第u+1层时，将所述第一路径序列中与第u+1层对应的节点分别替换为所述搜索地图中第u+1层中的Q个节点，得到Q个候选路径序列，分别计算每个候选路径序列的效用；根据所述Q个候选路径序列的效用，选择所述搜索地图中的第u+1层中的一个节点替换所述第一路径序列中的与第u+1层对应的节点，直到蚂蚁k回到初始层，得到蚂蚁k第r轮搜索找到的第一路径序列。

需要说明的是，第r(r>1)轮搜索过程与第一轮搜索过程类似，对于相同的部分，此处不再赘述。二者的区别在于，在计算候选路径序列的效用时，候选路径序列中的节点个数不同。可以理解的，第一轮搜索时，首先将第一路径序列置空，从第u层搜索到第u+1层时，得到的候选路径序列中的节点个数为从初始层到u+1层之间的层数；而第r轮搜索过程时，是对r-1轮搜索得到的第一路径序列进行修正，也就是说，从第u层搜索到u+1层时，不管u取值是多少，得到的候选路径序列中的节点个数都是U。

可以理解的，由于第r轮搜索过程是对第r-1轮搜索得到的第一路径序列进行修正，经过多轮修正后，第一路径序列趋于稳定，即动态博弈达到平衡。由此可知，本实施例的接入方法，将动态博弈思想与蚁群算法结合起来，可以加快搜索速度。另外，由于在搜索目标路径序列过程中，同时考虑了网络负载情况、干扰情况以及网络的Qos参数等因素，使得本实施例的方法具有网络侧的感知能力，能够对多用户的不同需求起到适配作用，同时缓解网络干扰，使得网络负载均衡，从而获得最优的网络效用。

由上述蚂蚁k的搜索过程可知，每只蚂蚁完成R轮搜索过程后，得到一个效用最大的路径序列，从而每次迭代中，K只蚂蚁得到K个路径序列，并可计算得到K个路径序列的效用。需要说明的是，其计算方式与上述候选路径的效用的计算方式相同，此处不再赘述。

另外，在每次迭代结束后，可根据K个路径序列的效用，得到一个效用最大的路径序列，然后根据每只蚂蚁携带的信息素和信息挥发因子，更新搜索地图中的所有路径上的信息素，同时缩减路径随机选择概率q，以使在下次迭代过程中，每只蚂蚁根据更新后的信息素和缩减后的q进行路径搜索。需要说明的是，更新信息素的方法以及缩减q的方法，本发明并不作具体限定。

根据上述的迭代过程，经过T次迭代后，将T次迭代得到的T个路径序列中效用最大的路径序列，作为目标路径序列。可以理解的，由于在计算路径序列的效用时，同时考虑了网络的干扰情况、负载情况以及网络的Qos参数等因素，使得采用最终得到的目标路径序列对U个用户进行接入，即可实现最大化网络效用的目标。

本实施例中，将动态博弈思想与蚁群算法结合起来，可以加快搜索速度。另外，由于在搜索目标路径序列过程中，同时考虑了网络负载情况、干扰情况以及网络的Qos参数等因素，使得本实施例的方法具有网络侧的感知能力，能够对多用户的不同需求起到适配作用，同时缓解网络干扰，使得网络负载均衡，从而获得最优的网络效用。

图4为本发明提供的异构网络的接入装置实施例的结构示意图，如图4所示，本实施例的接入装置，包括：

第一获取模块101，用于根据用户的服务质量Qos需求，获取所述用户的可用网络列表；其中，所述Qos需求包括：最大服务时延和最大包错误率，所述可用网络列表包括：满足所述用户的Qos需求的接入点、所述接入点所属的RAT和所述接入点的Qos参数；

第二获取模块102，用于根据所述用户的可用网络列表，获取所述用户的接入策略集，所述接入策略集中包括S个节点，所述S个节点对应所述用户的S个候选的接入方式，所述接入方式用于指示所述用户可同时接入的至少一个RAT的接入点，S为大于等于1的自然数；

生成模块103，用于根据U个用户的所述接入策略集，得到搜索地图；

搜索模块104，用于以最大化网络效用为目标，采用蚁群算法对所述搜索地图进行路径搜索，获取目标路径序列；其中，所述目标路径序列包括U个节点，所述U个节点与所述U个用户一一对应；

接入模块105，用于根据所述目标路径序列，对所述U个用户进行异构网络接入。

可选的，第一获取模块101，具体用于根据用户接收到的至少一个接入点的导频信号，将所述至少一个接入点加入可用网络列表，并记录每个所述接入点对应的信噪比SNR、可提供的带宽、最大可接纳的用户数和Qos参数，所述Qos参数包括：平均服务时延和平均包错误率；对于所述可用网络列表中的每个接入点，若所述接入点的SNR小于第一阈值，则将所述接入点从所述可用网络列表中删除；若所述接入点的Qos参数不满足所述用户的Qos需求，则将所述接入点从所述可用网络列表中删除。

可选的，第二获取模块102，具体用于根据所述异构网络支持的RAT的数量N，将所述可用网络列表中的接入点划分为N个集合，每个集合对应一个RAT，N为大于1的自然数；在每个集合中增加空元素，所述空元素用于指示不接入所述集合对应的RAT；对所述N个集合进行笛卡尔乘积运算，得到所述用户的接入策略集。

可选的，生成模块103，具体用于根据U个用户的所述接入策略集，生成环形搜索地图，所述环形搜索地图包括U层，每一层与一个用户对应，每一层中包括对应用户的所述接入策略集，每一层中的每个节点都存在指向下一层中的所有节点的单向路径。

可选的，搜索模块104，具体用于进行T次迭代，每次迭代中，指派K只蚂蚁对所述搜索地图进行R轮的路径搜索，得到K只蚂蚁搜索找到的K个路径序列；根据每个路径序列中的接入点的负载、干扰和Qos参数，计算所述路径序列的效用；其中，所述路径序列的效用用于指示：按照所述路径序列接入后得到的网络效用的大小，T、K和R为大于1的自然数；根据T次迭代得到的T*K个路径序列的效用，得到目标路径序列。

可选的，搜索模块104，具体用于：

根据

和

获取所述路径序列中的每个接入点的调度概率p和干扰概率f，其中，UserMax为所述接入点的最大可接纳用户数，User为所述接入点的当前接入用户数；

根据干扰概率f，获取所述路径序列中的每个用户在每个接入点下获得的香农容量ShannonCapacity；

根据

获取每个用户在每个接入点下获得的效用X，其中，AverageErrorRate为每个接入点的平均包错误率，AverageDelay为每个接入点的平均时延；

将每个用户在所述路径序列中对应层的所有接入点下获取的效用X之和，作为所述用户的个人效用；

将所述路径序列下所有用户的个人效用之和，作为所述路径序列的效用。

可选的，搜索模块104，具体用于：

指派K只蚂蚁对所述搜索地图进行R轮的路径搜索，蚂蚁k的搜索执行如下步骤：

蚂蚁k对所述搜索地图进行第一轮的路径搜索，得到第一路径序列；

蚂蚁k对所述搜索地图进行第r轮的路径搜索，采用动态博弈算法对第r-1轮搜索得到的第一路径序列进行修正；若经过修正得到的第一路径序列与第r-1轮相比不再发生变化，或者，若r＝R，则停止搜索，将所述第一路径序列作为蚂蚁k经过R轮搜索找到的路径序列，其中2<＝r<＝R。

可选的，搜索模块104，具体用于将第一路径序列置空，将初始节点加入第一路径序列；蚂蚁k从初始节点出发对所述搜索地图进行搜索，从第u层搜索到第u+1层时，将第一路径序列与所述搜索地图中的第u+1层中的Q个节点分别组合，得到Q个候选路径序列，分别计算每个候选路径序列的效用，根据所述Q个候选路径序列的效用，选择第u+1层中的一个节点加入第一路径序列，直到蚂蚁k回到初始节点所在的层，得到蚂蚁k第一轮搜索找到的第一路径序列。

可选的，搜索模块104，具体用于根据第r-1轮搜索得到的第一路径序列，蚂蚁k将所述第一路径序列的第一个节点对应的层做为初始层；从第u层搜索到第u+1层时，将所述第一路径序列中与第u+1层对应的节点分别替换为所述搜索地图中第u+1层中的Q个节点，得到Q个候选路径序列，分别计算每个候选路径序列的效用；根据所述Q个候选路径序列的效用，选择所述搜索地图中的第u+1层中的一个节点替换所述第一路径序列中的与第u+1层对应的节点，直到蚂蚁k回到初始层，得到蚂蚁k第r轮搜索找到的第一路径序列。

本实施例提供的异构网络的接入装置，可用于执行上述任一方法实施例，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种异构网络的接入方法，其特征在于，包括：

根据用户的服务质量Qos需求，获取所述用户的可用网络列表；其中，所述Qos需求包括：最大服务时延和最大包错误率，所述可用网络列表包括：满足所述用户的Qos需求的接入点、所述接入点所属的无线接入技术RAT和所述接入点的Qos参数；

根据所述用户的可用网络列表，获取所述用户的接入策略集，所述接入策略集中包括S个节点，所述S个节点对应所述用户的S个候选的接入方式，所述接入方式用于指示所述用户可同时接入的至少一个无线接入技术RAT的接入点，S为大于等于1的自然数；

根据U个用户的所述接入策略集，得到搜索地图；以最大化网络效用为目标，采用蚁群算法对所述搜索地图进行路径搜索，获取目标路径序列；其中，所述目标路径序列包括U个节点，所述U个节点与所述U个用户一一对应；

根据所述目标路径序列，对所述U个用户进行异构网络接入；

所述以最大化网络效用为目标，采用蚁群算法对所述搜索地图进行路径搜索，获取目标路径序列，包括：

进行T次迭代，每次迭代中，指派K只蚂蚁对所述搜索地图进行R轮的路径搜索，得到K只蚂蚁搜索找到的K个路径序列；根据每个路径序列中的接入点的负载、干扰和Qos参数，计算所述路径序列的效用；其中，所述路径序列的效用用于指示：按照所述路径序列接入后得到的网络效用的大小，T、K和R为大于1的自然数；

根据T次迭代得到的T*K个路径序列的效用，得到目标路径序列；

所述根据每个路径序列中的接入点的负载、干扰和Qos参数，计算所述路径序列的效用，包括：

根据

和

获取所述路径序列中的每个接入点的调度概率p和干扰概率f，其中，UserMax为所述接入点的最大可接纳用户数，User为所述接入点的当前接入用户数；

根据干扰概率f，获取所述路径序列中的每个用户在每个接入点下获得的香农容量ShannonCapacity；

根据

获取每个用户在每个接入点下获得的效用X，其中，AverageErrorRate为每个接入点的平均包错误率，AverageDelay为每个接入点的平均时延；

将每个用户在所述路径序列中对应层的所有接入点下获取的效用X之和，作为所述用户的个人效用；

将所述路径序列下所有用户的个人效用之和，作为所述路径序列的效用；

所述指派K只蚂蚁对所述搜索地图进行R轮的路径搜索，得到K只蚂蚁搜索找到的K个路径序列，包括：

指派K只蚂蚁对所述搜索地图进行R轮的路径搜索，蚂蚁k的搜索执行如下步骤：

蚂蚁k对所述搜索地图进行第一轮的路径搜索，得到第一路径序列；

蚂蚁k对所述搜索地图进行第r轮的路径搜索，采用动态博弈算法对第r-1轮搜索得到的第一路径序列进行修正；若经过修正得到的第一路径序列与第r-1轮相比不再发生变化，或者，若r＝R，则停止搜索，将所述第一路径序列作为蚂蚁k经过R轮搜索找到的路径序列，其中2<＝r<＝R；

所述根据用户的Qos需求，获取所述用户的可用网络列表，包括：

根据用户接收到的至少一个接入点的导频信号，将所述至少一个接入点加入可用网络列表，并记录每个所述接入点对应的信噪比SNR、可提供的带宽、最大可接纳的用户数和Qos参数，所述Qos参数包括：平均服务时延和平均包错误率；

对于所述可用网络列表中的每个接入点，若所述接入点的SNR小于第一阈值，则将所述接入点从所述可用网络列表中删除；若所述接入点的Qos参数不满足所述用户的Qos需求，则将所述接入点从所述可用网络列表中删除；

所述根据所述用户的可用网络列表，获取所述用户的接入策略集，包括：

根据所述异构网络支持的无线接入技术RAT的数量N，将所述可用网络列表中的接入点划分为N个集合，每个集合对应一个无线接入技术RAT，N为大于1的自然数；

在每个集合中增加空元素，所述空元素用于指示不接入所述集合对应的无线接入技术RAT；

对所述N个集合进行笛卡尔乘积运算，得到所述用户的接入策略集；

所述根据U个用户的所述接入策略集，得到搜索地图，包括：

根据U个用户的所述接入策略集，生成环形搜索地图，所述环形搜索地图包括U层，每一层与一个用户对应，每一层中包括对应用户的所述接入策略集，每一层中的每个节点都存在指向下一层中的所有节点的单向路径；

所述蚂蚁k对所述搜索地图进行第一轮的路径搜索，得到第一路径序列，包括：

将第一路径序列置空，将初始节点加入第一路径序列；蚂蚁k从初始节点出发对所述搜索地图进行搜索，从第u层搜索到第u+1层时，将第一路径序列与所述搜索地图中的第u+1层中的Q个节点分别组合，得到Q个候选路径序列，分别计算每个候选路径序列的效用，根据所述Q个候选路径序列的效用，选择第u+1层中的一个节点加入第一路径序列，直到蚂蚁k回到初始节点所在的层，得到蚂蚁k第一轮搜索找到的第一路径序列；

所述蚂蚁k对所述搜索地图进行第r轮的路径搜索，采用动态博弈算法对第r-1轮搜索得到的第一路径序列进行修正，包括：

根据第r-1轮搜索得到的第一路径序列，蚂蚁k将所述第一路径序列的第一个节点对应的层做为初始层；从第u层搜索到第u+1层时，将所述第一路径序列中与第u+1层对应的节点分别替换为所述搜索地图中第u+1层中的Q个节点，得到Q个候选路径序列，分别计算每个候选路径序列的效用；根据所述Q个候选路径序列的效用，选择所述搜索地图中的第u+1层中的一个节点替换所述第一路径序列中的与第u+1层对应的节点，直到蚂蚁k回到初始层，得到蚂蚁k第r轮搜索找到的第一路径序列。

2.一种异构网络的接入装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于根据用户的服务质量Qos需求，获取所述用户的可用网络列表；其中，所述Qos需求包括：最大服务时延和最大包错误率，所述可用网络列表包括：满足所述用户的Qos需求的接入点、所述接入点所属的无线接入技术RAT和所述接入点的Qos参数；

第二获取模块，用于根据所述用户的可用网络列表，获取所述用户的接入策略集，所述接入策略集中包括S个节点，所述S个节点对应所述用户的S个候选的接入方式，所述接入方式用于指示所述用户可同时接入的至少一个无线接入技术RAT的接入点，S为大于等于1的自然数；

生成模块，用于根据U个用户的所述接入策略集，得到搜索地图；

搜索模块，用于以最大化网络效用为目标，采用蚁群算法对所述搜索地图进行路径搜索，获取目标路径序列；其中，所述目标路径序列包括U个节点，所述U个节点与所述U个用户一一对应；

接入模块，用于根据所述目标路径序列，对所述U个用户进行异构网络接入；

所述搜索模块具体用于：

进行T次迭代，每次迭代中，指派K只蚂蚁对所述搜索地图进行R轮的路径搜索，得到K只蚂蚁搜索找到的K个路径序列；根据每个路径序列中的接入点的负载、干扰和Qos参数，计算所述路径序列的效用；其中，所述路径序列的效用用于指示：按照所述路径序列接入后得到的网络效用的大小，T、K和R为大于1的自然数；根据T次迭代得到的T*K个路径序列的效用，得到目标路径序列；

所述搜索模块具体用于：

根据

和

获取所述路径序列中的每个接入点的调度概率p和干扰概率f，其中，UserMax为所述接入点的最大可接纳用户数，User为所述接入点的当前接入用户数；

根据干扰概率f，获取所述路径序列中的每个用户在每个接入点下获得的香农容量ShannonCapacity；

根据

获取每个用户在每个接入点下获得的效用X，其中，AverageErrorRate为每个接入点的平均包错误率，AverageDelay为每个接入点的平均时延；

将每个用户在所述路径序列中对应层的所有接入点下获取的效用X之和，作为所述用户的个人效用；

将所述路径序列下所有用户的个人效用之和，作为所述路径序列的效用；

所述搜索模块具体用于：

指派K只蚂蚁对所述搜索地图进行R轮的路径搜索，蚂蚁k的搜索执行如下步骤：

蚂蚁k对所述搜索地图进行第一轮的路径搜索，得到第一路径序列；

蚂蚁k对所述搜索地图进行第r轮的路径搜索，采用动态博弈算法对第r-1轮搜索得到的第一路径序列进行修正；若经过修正得到的第一路径序列与第r-1轮相比不再发生变化，或者，若r＝R，则停止搜索，将所述第一路径序列作为蚂蚁k经过R轮搜索找到的路径序列，其中2<＝r<＝R；

所述第一获取模块具体用于：

根据用户接收到的至少一个接入点的导频信号，将所述至少一个接入点加入可用网络列表，并记录每个所述接入点对应的信噪比SNR、可提供的带宽、最大可接纳的用户数和Qos参数，所述Qos参数包括：平均服务时延和平均包错误率；

对于所述可用网络列表中的每个接入点，若所述接入点的SNR小于第一阈值，则将所述接入点从所述可用网络列表中删除；若所述接入点的Qos参数不满足所述用户的Qos需求，则将所述接入点从所述可用网络列表中删除；

所述第二获取模块具体用于：

根据所述异构网络支持的无线接入技术RAT的数量N，将所述可用网络列表中的接入点划分为N个集合，每个集合对应一个无线接入技术RAT，N为大于1的自然数；

在每个集合中增加空元素，所述空元素用于指示不接入所述集合对应的无线接入技术RAT；

对所述N个集合进行笛卡尔乘积运算，得到所述用户的接入策略集；

所述生成模块具体用于：

根据U个用户的所述接入策略集，生成环形搜索地图，所述环形搜索地图包括U层，每一层与一个用户对应，每一层中包括对应用户的所述接入策略集，每一层中的每个节点都存在指向下一层中的所有节点的单向路径；

所述搜索模块具体用于：

将第一路径序列置空，将初始节点加入第一路径序列；蚂蚁k从初始节点出发对所述搜索地图进行搜索，从第u层搜索到第u+1层时，将第一路径序列与所述搜索地图中的第u+1层中的Q个节点分别组合，得到Q个候选路径序列，分别计算每个候选路径序列的效用，根据所述Q个候选路径序列的效用，选择第u+1层中的一个节点加入第一路径序列，直到蚂蚁k回到初始节点所在的层，得到蚂蚁k第一轮搜索找到的第一路径序列；

所述搜索模块还具体用于：

根据第r-1轮搜索得到的第一路径序列，蚂蚁k将所述第一路径序列的第一个节点对应的层做为初始层；从第u层搜索到第u+1层时，将所述第一路径序列中与第u+1层对应的节点分别替换为所述搜索地图中第u+1层中的Q个节点，得到Q个候选路径序列，分别计算每个候选路径序列的效用；根据所述Q个候选路径序列的效用，选择所述搜索地图中的第u+1层中的一个节点替换所述第一路径序列中的与第u+1层对应的节点，直到蚂蚁k回到初始层，得到蚂蚁k第r轮搜索找到的第一路径序列。

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