本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，尤其是一種無(wú)線接入點(diǎn)選擇方法。

背景技術(shù)：

隨著多媒體通信技術(shù)的發(fā)展和手機(jī)、平板等智能設(shè)備的推廣，蜂窩網(wǎng)所承受的壓力也與日俱增。而頻譜資源的匱乏和高昂的基建費(fèi)用很大程度上限制了蜂窩網(wǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)容，因此為了適應(yīng)爆炸增長(zhǎng)的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量，需要另辟蹊徑。

數(shù)據(jù)分流是緩解蜂窩網(wǎng)壓力的一種有效手段。相對(duì)于駐地網(wǎng)而言，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)具有成本高昂，帶寬受限嚴(yán)重等缺點(diǎn)，數(shù)據(jù)分流可以將移動(dòng)數(shù)據(jù)流量分流到以駐地網(wǎng)為主的其他網(wǎng)絡(luò)中，從而降低蜂窩流量并提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。直至2016年，全球范圍內(nèi)的公共無(wú)線接入點(diǎn)總量已經(jīng)達(dá)到9400萬(wàn)，據(jù)預(yù)測(cè)，到2021年這個(gè)數(shù)字將增長(zhǎng)約6倍，達(dá)到5.416億。如此高密度的無(wú)線接入點(diǎn)分布意味著我們很可能會(huì)同時(shí)處在多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)的覆蓋范圍內(nèi)，因此如何進(jìn)行選擇成為了一個(gè)問(wèn)題。理想狀態(tài)下，我們希望各個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)合理分擔(dān)流量，而通常而言，無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)荷情況對(duì)于用戶不透明，且多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)之間往往相互獨(dú)立，無(wú)法進(jìn)行主動(dòng)協(xié)調(diào)，這使得用戶在選擇無(wú)線接入點(diǎn)時(shí)存在盲目性，從而造成網(wǎng)絡(luò)資源分配上的不合理。因此，一種合理的無(wú)線接入點(diǎn)選擇方法對(duì)解決這個(gè)問(wèn)題具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有無(wú)線接入點(diǎn)選擇方法的用戶盲目選擇無(wú)線接入點(diǎn)而造成的網(wǎng)絡(luò)資源分配不合理的不足，本發(fā)明提供一種能夠提高用戶選擇空閑接入點(diǎn)概率的帶有資源分配優(yōu)化效果的無(wú)線接入點(diǎn)選擇方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種帶有資源分配優(yōu)化效果的無(wú)線接入點(diǎn)選擇方法，包括以下步驟：

1)在范圍內(nèi)存在n個(gè)接入點(diǎn)，每個(gè)接入點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)間服務(wù)的用戶數(shù)量為{u1,u2,...,un}，接入點(diǎn)之間相互獨(dú)立，沒(méi)有信息交流，每個(gè)接入點(diǎn)周期性地發(fā)送廣播消息，廣播周期為{t1,t2,...,tn}；

2)等待接入的新用戶響應(yīng)最先收到的廣播消息，并接入對(duì)應(yīng)的接入點(diǎn)；出于資源分配考慮，新用戶應(yīng)該盡可能選擇當(dāng)前時(shí)間服務(wù)的用戶數(shù)量最少的接入點(diǎn)，通過(guò)控制接入點(diǎn)的廣播周期，可以改變廣播被最先收到的概率，即該接入點(diǎn)被選擇的概率；

3)從新用戶開始監(jiān)聽廣播消息到收到各接入點(diǎn)的廣播消息，存在延遲，記為{t1,t2,...,tn}，實(shí)際延遲為d＝min{t1,t2,...tn}；

4)各接入點(diǎn)當(dāng)前時(shí)間服務(wù)的用戶數(shù)量{u1,u2,...,un}與廣播周期{t1,t2,...,tn}之間存在定量關(guān)系，能夠在滿足設(shè)定指標(biāo)要求的前提下，盡可能減小延遲d，所述定量關(guān)系進(jìn)行建模和計(jì)算的過(guò)程為：

對(duì)于第n個(gè)接入點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的接入延遲在區(qū)間[0,tn]上服從均勻分布，概率密度函數(shù)為，

對(duì)于第a個(gè)和第b個(gè)接入點(diǎn)互相競(jìng)爭(zhēng)的情況，計(jì)算接入a，b接入點(diǎn)的概率，需要分為ta＜tb和ta＞tb兩種情況討論；當(dāng)ta＜tb時(shí)，接入a接入點(diǎn)的概率為

當(dāng)ta＞tb時(shí)，選擇a接入點(diǎn)的概率為

同理得到選擇b接入點(diǎn)的概率，整理得到，

要求用戶數(shù)量每增加1個(gè)，與未增加前相競(jìng)爭(zhēng)，其接入概率為p，0＜p＜0.5，即加入如下限制條件：

ub＝ua+1(6)

對(duì)式(5)進(jìn)行變形得到，

因此，當(dāng)前用戶數(shù)量{u1,u2,...,un}與廣播周期{t1,t2,...,tn}之間存在如下定量關(guān)系，

其中，t0為基準(zhǔn)廣播周期，即當(dāng)前用戶數(shù)量為0時(shí)的廣播周期，計(jì)算此時(shí)的接入延遲期望，記為{d1,d2,...,dn}，則

而此時(shí)接入概率取值為限制條件下的最大值，因此tn為限制條件下的最小值，dn為限制條件下的最小值，從而得到，實(shí)際延遲d的期望也為這個(gè)指標(biāo)下的最小值，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

由式(9)(10)分析得到，通過(guò)增大p，可以使接入點(diǎn)選擇的效果更好，代價(jià)是實(shí)際延遲d的期望增大。因此實(shí)際使用時(shí)，需要在接入點(diǎn)選擇效果和造成的額外接入延遲之間進(jìn)行權(quán)衡，確定一個(gè)合適的p值。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：由于無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)荷情況通常對(duì)于用戶不透明，且不同無(wú)線接入點(diǎn)之間一般不存在信息交流，無(wú)法進(jìn)行主動(dòng)協(xié)調(diào)，導(dǎo)致用戶在選擇無(wú)線接入點(diǎn)時(shí)存在盲目性。而接入點(diǎn)通過(guò)周期性廣播的方式將自己的存在告知用戶，通過(guò)對(duì)廣播周期進(jìn)行控制，可以改變用戶最先收到其廣播消息的概率。周期越大，最先被用戶發(fā)現(xiàn)的概率就越低。利用這個(gè)特點(diǎn)，可以增大繁忙接入點(diǎn)的廣播周期，盡可能使用戶最先發(fā)現(xiàn)的接入點(diǎn)都是相對(duì)空閑的接入點(diǎn)。對(duì)于用戶而言，只需要響應(yīng)收到的第一個(gè)廣播消息，就可以有較大概率接入較為空閑的接入點(diǎn)。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：1、對(duì)范圍內(nèi)的多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)的資源進(jìn)行了合理分配，提高了無(wú)線服務(wù)的質(zhì)量；2、對(duì)無(wú)線接入點(diǎn)和用戶雙方都不會(huì)帶來(lái)額外系統(tǒng)開銷；3、增大繁忙接入點(diǎn)的廣播周期，具有一定的減少能耗的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明方法的無(wú)線接入點(diǎn)選擇系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

參照?qǐng)D1，一種帶有資源分配優(yōu)化效果的無(wú)線接入點(diǎn)選擇方法，是在現(xiàn)有的無(wú)線接入點(diǎn)接入方法的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，所述無(wú)線接入點(diǎn)選擇方法包括以下步驟：

1)在范圍內(nèi)存在n個(gè)接入點(diǎn)，每個(gè)接入點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)間服務(wù)的用戶數(shù)量為{u1,u2,...,un}，接入點(diǎn)之間相互獨(dú)立，沒(méi)有信息交流。每個(gè)接入點(diǎn)周期性地發(fā)送廣播消息，廣播周期為{t1,t2,...,tn}；

2)等待接入的新用戶響應(yīng)最先收到的廣播消息，并接入對(duì)應(yīng)的接入點(diǎn)。出于資源分配考慮，新用戶應(yīng)該盡可能選擇當(dāng)前時(shí)間服務(wù)的用戶數(shù)量最少的接入點(diǎn)，通過(guò)控制接入點(diǎn)的廣播周期，可以改變廣播被最先收到的概率，即該接入點(diǎn)被選擇的概率；

3)從新用戶開始監(jiān)聽廣播消息到收到各接入點(diǎn)的廣播消息，存在延遲，記為{t1,t2,...,tn}，實(shí)際延遲為d＝min{t1,t2,...tn}；

4)各接入點(diǎn)當(dāng)前時(shí)間服務(wù)的用戶數(shù)量{u1,u2,...,un}與廣播周期{t1,t2,...,tn}之間必然存在一種定量關(guān)系，能夠在滿足一定指標(biāo)要求的前提下，盡可能減小延遲d。對(duì)此定量關(guān)系進(jìn)行建模和計(jì)算：

對(duì)于第n個(gè)接入點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的接入延遲在區(qū)間[0,tn]上服從均勻分布，概率密度函數(shù)為，

對(duì)于第a個(gè)和第b個(gè)接入點(diǎn)互相競(jìng)爭(zhēng)的情況，計(jì)算接入a，b接入點(diǎn)的概率，需要分為ta＜tb和ta＞tb兩種情況討論。當(dāng)ta＜tb時(shí)，接入a接入點(diǎn)的概率為

當(dāng)ta＞tb時(shí)，選擇a接入點(diǎn)的概率為

同理可以得到選擇b接入點(diǎn)的概率，整理得到，

在上述基礎(chǔ)上加入一定的指標(biāo)要求，要求用戶數(shù)量每增加1個(gè)，與未增加前相競(jìng)爭(zhēng)，其接入概率為p，0＜p＜0.5，即加入如下限制條件，

ub＝ua+1(6)

對(duì)式(5)進(jìn)行變形得到，

因此，當(dāng)前用戶數(shù)量{u1,u2,...,un}與廣播周期{t1,t2,...,tn}之間存在如下定量關(guān)系，

其中，t0為基準(zhǔn)廣播周期，即當(dāng)前用戶數(shù)量為0時(shí)的廣播周期。計(jì)算此時(shí)的接入延遲期望，記為{d1,d2,...,dn}，則

而此時(shí)接入概率取值為限制條件下的最大值，因此tn為限制條件下的最小值，dn為限制條件下的最小值。從而得到，實(shí)際延遲d的期望也為這個(gè)指標(biāo)下的最小值，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。由式(9)(10)分析得到，通過(guò)增大p，可以使接入點(diǎn)選擇的效果更好，代價(jià)是實(shí)際延遲d的期望增大。

本實(shí)施方式的方法中，需要根據(jù)性能指標(biāo)確定參數(shù)p。性能指標(biāo)包括：接入點(diǎn)正在服務(wù)的用戶數(shù)量每增加1個(gè)，與未增加前競(jìng)爭(zhēng)，能夠接受的最高被選擇的概率pmax；從用戶開始監(jiān)聽廣播，到用戶收到接入點(diǎn)廣播能夠接受的最大平均延遲dmax。

通過(guò)式(9)(10)可得，

為了使延遲dn取到最大值，需要將接入點(diǎn)的服務(wù)用戶數(shù)量取到最大值，即令un＝umax。(11)式變?yōu)椋?/p>

其中umax和t0為確定值。將p＝pmax帶入(12)式，如果得到d'max≤dmax，則取此時(shí)的p值為系統(tǒng)的參數(shù)。如果得到d'max＞dmax，則表示無(wú)法滿足給定的性能指標(biāo)。

本實(shí)施例對(duì)范圍內(nèi)的多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)的資源進(jìn)行了合理分配，提高了無(wú)線服務(wù)的質(zhì)量，避免了無(wú)線接入點(diǎn)不必要的網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)，且對(duì)無(wú)線接入點(diǎn)和用戶雙方都不會(huì)帶來(lái)額外系統(tǒng)開銷。同時(shí)，由于本實(shí)施例根據(jù)性能指標(biāo)確定系統(tǒng)參數(shù)，能夠很好地適應(yīng)不同的需求，具有很好的靈活性。最后，由于增大了繁忙接入點(diǎn)的廣播周期，還具有一定的減少能耗的效果。