CN111417166B - 一种无线网络的接入方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线网络的接入方法，方法包括：S1.无线接入点从其网络覆盖的用户中选择意向接入用户，无线接入点为意向接入用户的意向接入点；S2.在预设的AP组内进行冲突处理，得到冲突用户列表；判断冲突用户列表是否为空，跳转至步骤S4，否则跳转至步骤S3；冲突用户是同时被2个以上的无线接入点选择为意向接入用户的用户；S3.从冲突用户列表中选择一个冲突用户，将其移出冲突用户列表，并从其意向接入点中确定一个为目标接入点，其余意向接入点为非目标接入点，并设置冲突用户不被非目标接入点网络覆盖；对于非目标接入点跳转执行步骤S1；S4.无线接入点为其意向接入用户分配网络。具有可有效提高用户的效用，使得网络资源能更有效的利用等优点。

Description

一种无线网络的接入方法及装置

技术领域

本发明涉及无线网络技术领域，尤其涉及一种无线网络的接入方法及装置。

背景技术

移动数据业务的快速增长给现有的蜂窝网络带来了巨大的挑战。为了扩充网络容量且降低网络部署成本，无线社区网络(Wi-Fi Crowdsourcing Network，WCN)应运而生。WCN运营商组织已有的私人Wi-Fi接入点(Access Point，AP)向已付费的用户提供网络服务。WCN模型图如图1所示，WCN通过组织现有的Wi-Fi热点(包括公共Wi-Fi业务热点和单独的私人Wi-Fi AP)来实现具有低构建成本的高网络覆盖，并为移动用户提供方便的互联网接入服务。不同的Wi-Fi AP位于不同的位置，也覆盖不同大小的区域。在图1中，根据覆盖区域的重叠情况，AP 1与AP 2可以构成一个AP组，AP 3、AP 4、AP 5与AP 6可以构成一个AP组，AP 7独自构成一个AP组。以AP 1和AP 2构成的AP组为例，用户U1和U3为单AP覆盖用户，用户U2为多AP覆盖用户。

目前常见的运营模式是：运营商为每个Wi-Fi AP制定网络价格(通常低于接入蜂窝网络的费用)，Wi-Fi AP将自己冗余的带宽资源分享给其他用户，这些用户只需支付规定的费用就可以接入Wi-Fi AP。其中，合理的资源分配方法能够激励Wi-Fi AP和用户积极加入WCN，提高WCN的效用以及用户的网络服务满意度。

当前有很多技术关注WCN的网络资源分配问题，但是，目前的技术只研究了单个Wi-Fi AP下如何给覆盖用户分配带宽的问题，并没有考虑当多个AP的网络覆盖区域重叠时社区网络的用户的具体接入情况。AP间的重叠覆盖区域在现实中广泛存在，研究适用于重叠覆盖区域场景的用户接入和带宽分配方法更具有现实意义。然而，由于重叠区域内的每个用户可以从多个AP中选择一个来接入互联网服务，重叠区域的存在使得AP的带宽分配决策受到其相邻AP决策的影响。因此，重叠区域场景下的用户接入问题比单AP场景更为复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种适用性更广，可有效提高用户的效用，使得网络资源能更有效的利用的无线网络的接入方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种无线网络的接入方法，包括如下步骤：

S1.无线接入点从其网络覆盖的用户中选择意向接入用户，无线接入点为所述意向接入用户的意向接入点；

S2.在预设的AP组内进行冲突处理；所述冲突处理包括：判断所述意向接入用户是否为冲突用户，是则将所述冲突用户加入到冲突用户列表；判断所述冲突用户列表是否为空，跳转至步骤S4，否则跳转至步骤S3；所述冲突用户是同时被2个以上的无线接入点选择为意向接入用户的用户；

S3.从冲突用户列表中选择一个冲突用户，将其移出冲突用户列表，并从其意向接入点中确定一个为目标接入点，其余意向接入点为非目标接入点，并设置所述冲突用户不被所述非目标接入点网络覆盖；对于所述非目标接入点跳转执行步骤S1；

S4.无线接入点为其意向接入用户分配网络。

进一步地，步骤S1的具体步骤包括：

S1.1.无线接入点获取其网络覆盖的用户的用户数量容忍值；

S1.2.无线接入点将所述用户数量容忍值大于预设阈值的用户选择为意向接入用户。

进一步地，步骤S1.2中，所述预设阈值为无线接入点当前的意向接入用户数量；

步骤S1.2的具体步骤包括：

按照所述用户数量容忍值从大到小的顺序依次判断，当用户数量容忍值大于预设阈值时，将用户数量容忍值所对应的用户选择为意向接入用户，并更新预设阈值。

进一步地，步骤S2中，还包括为冲突用户设置优先权。

进一步地，步骤S3中所述从冲突用户列表中选择一个冲突用户具体为：从冲突用户列表中选择优先权最高的冲突用户。

进一步地，所述用户数量容忍值如式(1)所示：

式(1)中，

为用户i对无线接入点l的用户数量容忍值，B_l为无线接入点l的信道带宽，S_l为无线接入点l的信号功率，d_i,l为用户i与无线接入点l之间的距离，f(*)为预设的表征用户i与无线接入点l之间的距离的函数，P_l为无线接入点l的网络价格，ψ_i为用户i的网络需求价值。

进一步地，所述预设的表征用户i与无线接入点l之间的距离的函数如式(2)所示：

式(2)中，f(*)为预设的表征用户i与无线接入点l之间的距离的函数，d_i,l为用户i与无线接入点l之间的距离。

进一步地，所述优先权如式(3)所示：

式(3)中，Δ_i为用户i的优先权，l₁、l₂为无线接入点，L_i为用户i的意向接入点的集合，C_l1、C_l2分别为无线接入点l₁、l₂的意向接入用户数量，B_l1、B_l2分别为无线接入点l₁、l₂的信道带宽，S_l1、S_l2分别为无线接入点l₁、l₂的信号功率，P_l1、P_l2分别为无线接入点l₁、l₂的网络价格，d_i,l1、d_i,l2为用户i分别与无线接入点l₁、l₂之间的距离，f(*)为预设的表征用户与无线接入点之间的距离的函数，ψ_i为用户i的网络需求价值。相比于随机顺序处理冲突用户，按所述优先权从高到低依次处理冲突用户更能够提高用户的满意度和效用。

进一步地，步骤S4中，无线接入点为其意向接入用户平均分配网络。

一种无线网络的接入装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中所述存储的程序，所述存储器中存储有被执行时可实现如上任一项所述接入方法的程序。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明充分考虑了社区网络中运营商集中管理模式下的多AP(无线接入点)重叠覆盖区域情况，不仅考虑了用户对无线网络的需求，也考虑了无线网络的效用，使得用户能够合理的选择无线接入点，无线接入点合理的选择用户，能够有效的提高用户的效用和满意度，也可以使得网络资源得到有效利用。

附图说明

图1为无线网络模型示意图。

图2为本发明具体实施例的流程示意图。

图3为本发明具体实施例的用户接入仿真示意图。

图4为本发明具体实施例的用户效用仿真对比图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图2所示，本实施例的无线网络的接入方法，包括如下步骤：S1.无线接入点从其网络覆盖的用户中选择意向接入用户，无线接入点为所述意向接入用户的意向接入点；S2.在预设的AP组内进行冲突处理；所述冲突处理包括：判断所述意向接入用户是否为冲突用户，是则将所述冲突用户加入到冲突用户列表；判断所述冲突用户列表是否为空，跳转至步骤S4，否则跳转至步骤S3；所述冲突用户是同时被2个以上的无线接入点选择为意向接入用户的用户；S3.从冲突用户列表中选择一个冲突用户，将其移出冲突用户列表，并从其意向接入点中确定一个为目标接入点，其余意向接入点为非目标接入点，并设置所述冲突用户不被所述非目标接入点网络覆盖；对于所述非目标接入点跳转执行步骤S1；S4.无线接入点为其意向接入用户分配网络。

在本实施例中，优选步骤S1的具体步骤包括：S1.1.无线接入点获取其网络覆盖的用户的用户数量容忍值；S1.2.无线接入点将所述用户数量容忍值大于预设阈值的用户选择为意向接入用户。

在本实施例中，进一步优选步骤S1.2中，所述预设阈值为无线接入点当前的意向接入用户数量；步骤S1.2的具体步骤包括：按照所述用户数量容忍值从大到小的顺序依次判断，当用户数量容忍值大于预设阈值时，将用户数量容忍值所对应的用户选择为意向接入用户，并更新预设阈值。

在本实施例中，进一步优选步骤S2中，还包括为冲突用户设置优先权。步骤S3中所述从冲突用户列表中选择一个冲突用户具体为：从冲突用户列表中选择优先权最高的冲突用户。

在本实施例中，进一步优选所述用户数量容忍值如式(1)所示：

式(1)中，

为用户i对无线接入点l的用户数量容忍值，B_l为无线接入点l的信道带宽，S_l为无线接入点l的信号功率，d_i,l为用户i与无线接入点l之间的距离，f(*)为预设的表征用户i与无线接入点l之间的距离的函数，P_l为无线接入点l的网络价格，ψ_i为用户i的网络需求价值。

在本实施例中，进一步优选所述预设的表征用户i与无线接入点l之间的距离的函数如式(2)所示：

式(2)中，f(*)为预设的表征用户i与无线接入点l之间的距离的函数，d_i,l为用户i与无线接入点l之间的距离。

在本实施例中，进一步优选所述优先权如式(3)所示：

式(3)中，Δ_i为用户i的优先权，l₁、l₂为无线接入点，

为用户i的意向接入点的集合，C_l1、C_l2分别为无线接入点l₁、l₂的意向接入用户数量，B_l1、B_l2分别为无线接入点l₁、l₂的信道带宽，S_l1、S_l2分别为无线接入点l₁、l₂的信号功率，P_l1、P_l2分别为无线接入点l₁、l₂的网络价格，d_i,l1、d_i,l2为用户i分别与无线接入点l₁、l₂之间的距离，f(*)为预设的表征用户与无线接入点之间的距离的函数，ψ_i为用户i的网络需求价值。

在本实施例中，进一步优选步骤S4中，无线接入点为其意向接入用户平均分配网络。

本实施例的无线网络的接入装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中所述存储的程序，所述存储器中存储有被执行时可实现如上任一项所述接入方法的程序。

在本实施例中，通过仿真实验对本发明的技术方案进行论证，仿真实验定义了180个用户和60个无线接入点，用户和无线接入点在仿真的空间中随机分布。并设每个无线接入点的信道带宽B_l为位于[20，50]区间范围内的随机数，信号功率S_l为位于[2，5]区间范围内的随机数，无线接入点的网络覆盖半径R为位于[0，2]区间范围内的随机数。每个用户的网络需求价值ψ_i为位于[1，5]区间范围内的随机数。设运营商为每个无线接入点设定的网络价格P_l为15。如图3所示，图3中，圆点代表无线接入点，星号代表用户，其坐标代表其在二维空间中的位置，星号和圆点之间的连线表示采用本发明的接入方法后用户的入网情况。通过仿真结果可以看出，由于相邻AP的覆盖区域可能会重叠，处于重叠区域内的用户可以从多个覆盖他的无线接入点中理性选择一个最优的无线接入点接入，并不总是选择某一个特定的无线接入点接入。

图4将本发明和现有技术的用户效用进行对比，横轴表示仿真时设定的用户数，纵轴表示所有用户的总效用。相比于现有技术中一个用户只考虑选择一个固定的AP接入的情况，本发明的无线网络接入方法适用于有重叠区域的场景。由图4可见，本发明方法可以有效提高用户的效用。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种无线网络的接入方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.无线接入点从其网络覆盖的用户中选择意向接入用户，无线接入点为所述意向接入用户的意向接入点；

S2.在预设的AP组内进行冲突处理；所述冲突处理包括：判断所述意向接入用户是否为冲突用户，是则将所述冲突用户加入到冲突用户列表；判断所述冲突用户列表是否为空，跳转至步骤S4，否则跳转至步骤S3；所述冲突用户是同时被2个以上的无线接入点选择为意向接入用户的用户；

S3.从冲突用户列表中选择一个冲突用户，将其移出冲突用户列表，并从其意向接入点中确定一个为目标接入点，其余意向接入点为非目标接入点，并设置所述冲突用户不被所述非目标接入点网络覆盖；对于所述非目标接入点跳转执行步骤S1；

S4.无线接入点为其意向接入用户分配网络。

2.根据权利要求1所述的无线网络的接入方法，其特征在于：步骤S1的具体步骤包括：

S1.1.无线接入点获取其网络覆盖的用户的用户数量容忍值；

S1.2.无线接入点将所述用户数量容忍值大于预设阈值的用户选择为意向接入用户。

3.根据权利要求2所述的无线网络的接入方法，其特征在于：步骤S1.2中，所述预设阈值为无线接入点当前的意向接入用户数量；

步骤S1.2的具体步骤包括：

按照所述用户数量容忍值从大到小的顺序依次判断，当用户数量容忍值大于预设阈值时，将用户数量容忍值所对应的用户选择为意向接入用户，并更新预设阈值。

4.根据权利要求3所述的无线网络的接入方法，其特征在于：步骤S2中，还包括为冲突用户设置优先权。

5.根据权利要求4所述的无线网络的接入方法，其特征在于：步骤S3中所述从冲突用户列表中选择一个冲突用户具体为：从冲突用户列表中选择优先权最高的冲突用户。

6.根据权利要求5所述的无线网络的接入方法，其特征在于：所述用户数量容忍值如式(1)所示：

式(1)中，

为用户i对无线接入点l的用户数量容忍值，B_l为无线接入点l的信道带宽，S_l为无线接入点l的信号功率，d_i,l为用户i与无线接入点l之间的距离，f(*)为预设的表征用户i与无线接入点l之间的距离的函数，P_l为无线接入点l的网络价格，ψ_i为用户i的网络需求价值。

7.根据权利要求6所述的无线网络的接入方法，其特征在于：所述预设的表征用户i与无线接入点l之间的距离的函数如式(2)所示：

式(2)中，f(*)为预设的表征用户i与无线接入点l之间的距离的函数，d_i,l为用户i与无线接入点l之间的距离。

8.根据权利要求6所述的无线网络的接入方法，其特征在于：所述优先权如式(3)所示：

式(3)中，Δ_i为用户i的优先权，l₁、l₂为无线接入点，

为用户i的意向接入点的集合，

分别为无线接入点l₁、l₂的意向接入用户数量，

分别为无线接入点l₁、l₂的信道带宽，

分别为无线接入点l₁、l₂的信号功率，

分别为无线接入点l₁、l₂的网络价格，

为用户i分别与无线接入点l₁、l₂之间的距离，f(*)为预设的表征用户与无线接入点之间的距离的函数，ψ_i为用户i的网络需求价值。

9.根据权利要求1至8任一项所述的无线网络的接入方法，其特征在于：步骤S4中，无线接入点为其意向接入用户平均分配网络。

10.一种无线网络的接入装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中所述存储的程序，其特征在于：所述存储器中存储有被执行时可实现权利要求1至9任一项所述接入方法的程序。

Images