一种异构网络垂直切换阻塞概率模型

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体为一种异构网络垂直切换阻塞概率模型。

背景技术

随着移动通信运营商部署的热点日益增多，公共无线局域网PWLAN(PublicWireless Local Area Network)的覆盖区域亦日益扩大。同时，随着移动通信运营商的4G网络数据业务收费的降低，移动数据业务已经成为人们日常生活中的重要组成部分。PWLAN具有覆盖面积小、带宽大、使用成本较低等特点；4G数据网络具有覆盖面积大、带宽适中、使用成本较高等特点。利用PWLAN和4G数据网络互为补充，可以为用户提供良好的数据业务。

在移动通信领域，空中接口上采用不同接入技术的网络被称为异构网络。当用户在异构网络中自由移动，从PWLAN进入4G或从4G进入到PWLAN时，会在网络中触发垂直切换。切换过程中，网络必须为用户另行分配专用信道等资源。若切换时间过长的话，势必造成用户正在进行的数据业务发生中断，影响用户的体验质量。

现有的解决方案几乎都只考虑了如何满足垂直切换业务对资源的需求，没有综合考虑网络中新业务和垂直切换业务同时存在需要竞争资源时的场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异构网络垂直切换阻塞概率模型，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种异构网络垂直切换阻塞概率模型，用于展现网络资源受限的情况下多种业务并存时资源竞争的相互影响，其步骤为：

将网络可用资源记为N，门限值记为N

在可用资源不足以同时满足两种业务时，为了保证垂直切换业务不至于发生中断，将网络中已经使用了的资源记为n；

一个蜂窝小区内，对于新发起的业务，包括新业务和垂直切换业务，

if 0≤n

if N

if n＝N，拒绝所有业务。

进一步的，所述模型的建立包括：

S101、计算出网络中一次业务产生的网络负荷ρ；

S102、用Markov链表示的模型中各类业务的状态转变，展开得到矩阵A；

S103、对新业务和垂直切换的业务阻塞率进行计算，对概率∏进行归一化处理；

S104、得出新业务和垂直切换业务的业务阻塞率。

进一步的，S101中网络负荷ρ：

步骤S102中矩阵

步骤S103中对新业务和垂直切换的业务阻塞率进行计算：

对概率∏进行归一化处理：

步骤S104中由式(17)可得出新业务和垂直切换业务的业务阻塞率

进一步的，在模型中规定：

(1)1/μ为一次业务的平均持续时间，1/α为用户在当前蜂窝小区中的驻留时间(即1/α时间结束后，用户离开当前蜂窝小区)；

(2)T为一次业务的总时长，S为用户在蜂窝小区中驻留的总时长，对于任一时长x来说，业务总时长不小于x的概率为P[T≥x]＝e

(3)用户在蜂窝小区中驻留的总时长不小于x的概率为P[S≥x]＝e

因此，对于网络来说，一次业务的持续时间不小于x的概率可记为

P[min(S,T)≥x]＝e

对于网络来说，一次业务所用时长可记为

现将进行中业务离开当前蜂窝小区的概率，即发生垂直切换业务的概率记为γ，可得

由此可知，用户在当前网络中结束业务的概率为

若将网络中发生垂直切换业务的次数记为N

式(5)中，i表示的是PWLAN或4G网络中的任一蜂窝小区

由于

将式(6)代入式(5)，可得

对于某一蜂窝小区，该两种业务的总发起率为(λ

式(8)中，λ

至此，可以计算出网络中一次业务产生的网络负荷ρ。

进一步的，矩阵A中：

式(14)中：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的一种异构网络中发生垂直切换时的业务阻塞概率模型VHBPM(Vertical Handover Blocking Probability Model)。该模型展现了网络资源受限的情况下多种业务并存时资源竞争的相互影响，为移动通信运营商在为不同业务的资源分配时提供一定的参考。

该模型考虑了新业务和垂直切换业务共存场景下竞争网络资源时的综合影响。由于垂直切换业务对用户体验质量影响更为重要，在资源受限时，优先考虑了垂直切换业务的需求。虽然VHBPM是在以PWLAN和4G组成的异构网络下建立的，但是由于该模型不用考虑异构网络的任意特定特征，所以该模型适用于任意形式的异构网络，具有良好的通用性。

附图说明

图1为本发明VHBPM业务类型示意图。

图2为本发明各类业务状态转变图。

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。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：

一种异构网络中发生垂直切换时的业务阻塞概率模型VHBPM(Vertical HandoverBlocking Probability Model)。该模型展现了网络资源受限的情况下多种业务并存时资源竞争的相互影响，为移动通信运营商在为不同业务的资源分配时提供一定的参考。

VHBPM的建立

对于VHBPM中的PWLAN和4G网络来说，业务类型可以分为两大类：新业务和离去业务。新业务指的是PWLAN蜂窝小区中或4G网络蜂窝小区中新发起的业务；离去业务指的是一个正在进行中，离开PWLAN蜂窝小区进入到4G网络蜂窝小区(或离开4G网络蜂窝小区进入到PWLAN蜂窝小区)的业务，即垂直切换业务。如图1所示。

VHBPM中规定：

(1)1/μ为一次业务的平均持续时间，1/α为用户在当前蜂窝小区中的驻留时间(即1/α时间结束后，用户离开当前蜂窝小区)；

(2)T为一次业务的总时长，S为用户在蜂窝小区中驻留的总时长，对于任一时长x来说，业务总时长不小于x的概率为P[T≥x]＝e

(3)用户在蜂窝小区中驻留的总时长不小于x的概率为P[S≥x]＝e

因此，对于网络来说，一次业务的持续时间不小于x的概率可记为

P[min(S,T)≥x]＝e

对于网络来说，一次业务所用时长可记为

现将进行中业务离开当前蜂窝小区的概率，即发生垂直切换业务的概率记为γ，可得

由此可知，用户在当前网络中结束业务的概率为

若将网络中发生垂直切换业务的次数记为N

式(5)中，i表示的是PWLAN或4G网络中的任一蜂窝小区。

由于

将式(6)代入式(5)，可得

对于某一蜂窝小区，该两种业务的总发起率为(λ

式(8)中，λ

至此，可以计算出网络中一次业务产生的网络负荷ρ

现将网络可用资源记为N，门限值记为N

在可用资源不足以同时满足两种业务时，为了保证垂直切换业务不至于发生中断，制定以下业务接入控制准则：

一个蜂窝小区内，对于新发起的业务(包括新业务和垂直切换业务)，在网络资源充足未达到门限值N

图2是用Markov链表示的VHBPM中各类业务的状态转变示意图。

将图2展开，可得

接着，对新业务和垂直切换的业务阻塞率进行计算：

利用式(14)对概率∏进行归一化处理后，可得

由式(17)可得出新业务和垂直切换业务的业务阻塞率

本发明提出了一种异构网络垂直切换业务概率阻塞模型VHBPM。该模型考虑了新业务和垂直切换业务共存场景下竞争网络资源时的综合影响。由于垂直切换业务对用户体验质量影响更为重要，在资源受限时，优先考虑了垂直切换业务的需求。虽然VHBPM是在以PWLAN和4G组成的异构网络下建立的，但是由于该模型不用考虑异构网络的任意特定特征，所以该模型适用于任意形式的异构网络，具有良好的通用性。

本发明解决了现有的解决方案几乎都只考虑了如何满足垂直切换业务对资源的需求，没有综合考虑网络中新业务和垂直切换业务同时存在需要竞争资源时的场景的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。