異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下基于最大阻塞概率的群切換方案

1、    異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下基于最大阻塞概率的群切換方案    李洋華中偉徐云龍任勇摘 要：在群垂直切換場(chǎng)景中，多個(gè)移動(dòng)終端同時(shí)向無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出垂直切換的請(qǐng)求，有可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁堵并因此增加切換的阻塞概率。為了避免網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過(guò)重和合理地利用無(wú)線(xiàn)資源，該文提出一種基于最大阻塞概率的群切換方案。首先，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)最大阻塞概率得出在同一時(shí)隙最多能夠進(jìn)行切換的用戶(hù)個(gè)數(shù)，然后，根據(jù)使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)平均傳輸時(shí)延和丟包率最小的準(zhǔn)則，終端將選擇合適的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。仿真表明，相比于基于隨機(jī)延遲的方案，該方案在控制網(wǎng)絡(luò)阻塞率、減小網(wǎng)絡(luò)平均傳輸時(shí)延和平均丟包率方面有明顯改善。關(guān)鍵詞：群垂直切換 阻塞概率

2、 傳輸時(shí)延 丟包率：tn929.5 ：a ：1672-3791（2017）02（b）-0214-021 系統(tǒng)模型及問(wèn)題群垂直切換場(chǎng)景是由多個(gè)不同的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)移動(dòng)終端組成，假設(shè)共有n個(gè)可用的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)終端可以選擇這些網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行垂直切換。對(duì)于每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)in （i=1，2.n），可用資源是ari mbps，往返時(shí)間是rtti ms，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)隨時(shí)間不斷變化。假設(shè)共有m個(gè)用戶(hù)進(jìn)行群垂直切換，對(duì)于每一個(gè)用戶(hù)jm （j =1，2.m），該用戶(hù)所需的傳輸比特率表示為rj mbps。移動(dòng)終端在向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的切換請(qǐng)求時(shí)分為兩種業(yè)務(wù)類(lèi)型：一種是實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，另一種是非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延較為敏感，延時(shí)的

3、大小對(duì)于該業(yè)務(wù)的性能的影響較大。對(duì)于非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)而言，丟包率的大小對(duì)于該業(yè)務(wù)的影響較大。因此，對(duì)于不同類(lèi)型的切換，優(yōu)化目標(biāo)是不同的。對(duì)于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，目標(biāo)是盡量使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均傳輸延遲最小，而非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的目標(biāo)是盡量使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均丟包率最小。2 群切換方案群切換一般發(fā)生在多個(gè)用戶(hù)之間離得很近，當(dāng)多個(gè)用戶(hù)檢測(cè)到一個(gè)熱點(diǎn)信號(hào)時(shí)，同時(shí)或幾乎同時(shí)向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出切換請(qǐng)求。因此，該文將多個(gè)用戶(hù)之間看成是無(wú)差別的，忽略用戶(hù)所用信道的差異性，即用戶(hù)享有同樣的信道條件，所有的用戶(hù)都符合垂直切換的條件或標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，我們假設(shè)任意用戶(hù)都可以知道其他用戶(hù)的信息和所有網(wǎng)絡(luò)的信息。即當(dāng)用戶(hù)向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出切換請(qǐng)求時(shí)，目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)獲

4、取到請(qǐng)求切換用戶(hù)的總個(gè)數(shù)，然后通過(guò)廣播的形式將該信息通知給所有的用戶(hù)，使得任意一個(gè)用戶(hù)都能夠了解當(dāng)前切換用戶(hù)的總個(gè)數(shù)。同時(shí)，從網(wǎng)絡(luò)的廣播信息中所有用戶(hù)都會(huì)知道每個(gè)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)在當(dāng)前時(shí)隙所剩下的可用資源。在群切換中，當(dāng)用戶(hù)個(gè)數(shù)很少，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可以提供足夠的無(wú)線(xiàn)資源給請(qǐng)求切換的用戶(hù)時(shí)，將不會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁堵和切換阻塞。然而，隨著用戶(hù)個(gè)數(shù)的增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)資源不斷減少，至少會(huì)有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)將被不能提供足夠的資源給用戶(hù)，在這種情況下，會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)阻塞。2.1 確定最多的切換用戶(hù)當(dāng)多個(gè)用戶(hù)選擇同一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切換時(shí)，用戶(hù)所需的資源總和超過(guò)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的可用資源時(shí)就會(huì)發(fā)生沖突和阻塞。設(shè)p b 表示群切換時(shí)網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)發(fā)生阻塞的概率

5、，阻塞概率越小越好。因此，我們的目標(biāo)就是在網(wǎng)絡(luò)阻塞概率在小于最大阻塞概率的基礎(chǔ)上，得出在同一時(shí)隙網(wǎng)絡(luò)最多能滿(mǎn)足用戶(hù)的切換請(qǐng)求個(gè)數(shù)，保證在阻塞最小的情況下，最大程度上利用網(wǎng)絡(luò)的資源給用戶(hù)提供服務(wù)。可以表示為式（1）：（1）其中k代表同一時(shí)隙進(jìn)行切換的用戶(hù)個(gè)數(shù)。而k的最大值又依賴(lài)于pb ，因此，應(yīng)該首先確定的表達(dá)式pb。設(shè)用戶(hù)向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)i 發(fā)出切換請(qǐng)求概率表示為pi，向量p=p1，p2，.pn表示向所有目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出切換請(qǐng)求的概率。因此，且滿(mǎn)足p 0。設(shè)當(dāng)一個(gè)用戶(hù)選擇了i 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切換接入時(shí)，還有其他s個(gè)用戶(hù)也選擇了該網(wǎng)絡(luò)，即剩余的k-1個(gè)用戶(hù)中有s個(gè)用戶(hù)選擇同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)i 進(jìn)行切換，這種事件發(fā)生的概

6、率可用式（2）表示：3 結(jié)論該文提出了一種基于最大阻塞概率的群切換算法的群切換方案，首先確定在同一時(shí)隙最多能夠進(jìn)行切換的用戶(hù)個(gè)數(shù)，避免網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過(guò)重和切換阻塞，然后在切換判決階段選取使得整個(gè)系統(tǒng)平均傳輸延遲和丟包率最小的結(jié)果。仿真表明，與之前的方案相比該問(wèn)提出的方案具有更好的切換效果，提高了系統(tǒng)性能。參考文獻(xiàn)1 s. k. lee， k.sriram， et al. vertical handoff decision algorithms for providing optimized performance in heterogeneous wireless networks j.ieee t

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