一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，步驟如下：首先，計(jì)算每個(gè)FBS的信譽(yù)效益Q和與該FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度An+1；然后，每個(gè)要接入的用戶(hù)發(fā)起請(qǐng)求，F(xiàn)BS所有接入用戶(hù)排序，按不同用戶(hù)信譽(yù)度的接入概率從大到小依次接入，直至FBS不能再接入，或者沒(méi)有用戶(hù)請(qǐng)求接入；FBS給每個(gè)用戶(hù)設(shè)置時(shí)間片，當(dāng)耗盡后，判斷該用戶(hù)是否完成，如果是，用戶(hù)請(qǐng)求與FBS斷開(kāi)連接，對(duì)FBS進(jìn)行用戶(hù)評(píng)分；否則，該用戶(hù)重新選擇接入；最后，F(xiàn)BS響應(yīng)用戶(hù)斷開(kāi)連接請(qǐng)求，并根據(jù)用戶(hù)評(píng)分更新綁定注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度；優(yōu)點(diǎn)在于：充分利用激勵(lì)機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)，提高了注冊(cè)用戶(hù)開(kāi)放其FBS資源的積極性；也使網(wǎng)絡(luò)資源得到最大化利用，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，描述了一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在近幾年里，科學(xué)技術(shù)取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信的發(fā) 展，用戶(hù)對(duì)于信息的需求也飛速增長(zhǎng)。根據(jù)最近的一份調(diào)查研究顯示:用戶(hù)現(xiàn)有的各項(xiàng)通信 業(yè)務(wù)中，其中高達(dá)60%的話音業(yè)務(wù)W及90%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都發(fā)生在室內(nèi)，并且隨著時(shí)間的推 移，用戶(hù)在室內(nèi)通信的比例還在增加。所W，為室內(nèi)用戶(hù)提供高質(zhì)量和高速率的語(yǔ)音及數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù)具有十分重要的意義。
[0003] 為滿足用戶(hù)對(duì)于高速率、高質(zhì)量通信業(yè)務(wù)的需求，無(wú)線中繼、家庭基站、終端直通 等技術(shù)都得到了快速發(fā)展并得到廣泛的應(yīng)用。由于各種通信網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的共存，便形成了 現(xiàn)在的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)。不同網(wǎng)絡(luò)共存給用戶(hù)帶來(lái)了極大好處，一方面用戶(hù)能夠在任何通信 場(chǎng)景下，請(qǐng)求不同的無(wú)線通信服務(wù)，另外一方面用戶(hù)可W在高服務(wù)質(zhì)量（Quality of Servi ce，QoS)保證下實(shí)現(xiàn)端到端的網(wǎng)絡(luò)通信。
[0004] 由于現(xiàn)存多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，所W實(shí)際部署中的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)也是多種多樣的。現(xiàn)在 應(yīng)用最廣泛的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)的典型架構(gòu)是:先按照傳統(tǒng)的方式部署宏蜂窩基站，然后在已 有的宏蜂窩基站的基礎(chǔ)上部署一定數(shù)量的低功率節(jié)點(diǎn)，運(yùn)樣在相同的覆蓋范圍內(nèi)便形成了 由宏蜂窩和毫微微蜂窩組成的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)。在整個(gè)覆蓋范圍下，可W按照不同基站的覆 蓋范圍將對(duì)應(yīng)的小區(qū)定義為宏蜂窩小區(qū)和毫微微蜂窩小區(qū)。在整個(gè)異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)中，毫微 微蜂窩基站作為對(duì)宏蜂窩基站的一種有效的補(bǔ)充，不僅顯著增強(qiáng)了室內(nèi)覆蓋，還有效的提 高了通信的速率W及QoS,滿足了人們對(duì)于現(xiàn)代通信高速率、高保障的要求，因此受到了通 信業(yè)界越來(lái)越多的關(guān)注。
[0005] 毫微微蜂窩支持Ξ種訪問(wèn)方式，即封閉式、開(kāi)放式和混合式。封閉式訪問(wèn)只允許毫 微微蜂窩的注冊(cè)用戶(hù)才能夠訪問(wèn)毫微微蜂窩基站(Femtocell Base Station,FBS)資源;開(kāi) 放式訪問(wèn)不區(qū)分注冊(cè)用戶(hù)和非注冊(cè)用戶(hù)，所有的用戶(hù)都可W訪問(wèn)FBS資源，而且對(duì)于FBS資 源的使用權(quán)限是相同的；混合式訪問(wèn)方式允許毫微微蜂窩注冊(cè)用戶(hù)可W使用FBS的所有資 源，而非注冊(cè)用戶(hù)在一定的條件下才可W訪問(wèn)FBS資源，而且非注冊(cè)用戶(hù)只能訪問(wèn)有限的毫 微微蜂窩資源。
[0006] 在封閉式訪問(wèn)方式下，由于毫微微蜂窩的資源只有注冊(cè)用戶(hù)才能夠訪問(wèn)，而非注 冊(cè)用戶(hù)不能夠訪問(wèn)，運(yùn)時(shí)就在網(wǎng)絡(luò)中引入了一種新型的干擾信號(hào)，使得網(wǎng)絡(luò)中的干擾變得 更加復(fù)雜，干擾問(wèn)題也變得更加嚴(yán)重;相反，如果FBS采用開(kāi)放式的訪問(wèn)方式，就能夠很好地 解決運(yùn)個(gè)問(wèn)題，不僅注冊(cè)用戶(hù)可W使用FBS資源，非注冊(cè)用戶(hù)也可W使用FBS資源，但采用開(kāi) 放式訪問(wèn)方式卻給用戶(hù)信息的安全和服務(wù)質(zhì)量帶來(lái)了隱患。同時(shí)當(dāng)用戶(hù)跨越多個(gè)開(kāi)放的毫 微微蜂窩基站的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)中的切換和信號(hào)開(kāi)銷(xiāo)也會(huì)相應(yīng)增大;而混合式訪問(wèn)方式是對(duì)封 閉式和開(kāi)放式訪問(wèn)方式的一個(gè)均衡，毫微微蜂窩將有限的自身資源開(kāi)放給非注冊(cè)用戶(hù)使 用，但是非注冊(cè)用戶(hù)使用FBS的資源有條件限制，運(yùn)樣在保證了注冊(cè)用戶(hù)性能的前提下，提 高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，相應(yīng)的開(kāi)放給非注冊(cè)用戶(hù)的資源也必須經(jīng)過(guò)仔細(xì)斟酌，w求不會(huì) 給毫微微蜂窩用戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量帶來(lái)大的影響。
[0007]混合式訪問(wèn)方式無(wú)疑是異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)下FBS最優(yōu)的訪問(wèn)方式，但是由于FBS是由用 戶(hù)自己購(gòu)買(mǎi)并部署的，當(dāng)他們不能通過(guò)開(kāi)放FBS資源給非注冊(cè)用戶(hù)而獲得利益時(shí)，便不愿意 將自己的FBS開(kāi)放給非注冊(cè)用戶(hù)使用。為了能夠激勵(lì)FBS擁有者采用混合式訪問(wèn)方式來(lái)管理 自己的FBS資源，就必須讓FBS擁有者在開(kāi)放其FBS資源給非注冊(cè)用戶(hù)時(shí)獲得回報(bào)。
[000引現(xiàn)有技術(shù)中，基于博弈理論的激勵(lì)機(jī)制通過(guò):每個(gè)博弈主體根據(jù)其他節(jié)點(diǎn)的行為 來(lái)做出自己的決策，最大化自身收益;具體為:首先對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)建立數(shù)學(xué)模型，如圖1所 示，在博弈模型下，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)博弈主體，是追求個(gè)人收益最大化的個(gè)體，而且存在 一定的行為，每個(gè)個(gè)體通過(guò)別人的行為來(lái)調(diào)節(jié)自己的行為，最終實(shí)現(xiàn)所有個(gè)體利益的最大 化。運(yùn)種方法很大程度上取決于效用函數(shù)的選取，好的效用函數(shù)能夠很好地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，但是 差的效用函數(shù)不僅不能達(dá)到目標(biāo)，有時(shí)還會(huì)帶來(lái)錯(cuò)誤的結(jié)果。
[0009] 對(duì)于所建立的問(wèn)題模型，每個(gè)宏小區(qū)用戶(hù)均希望通過(guò)購(gòu)買(mǎi)Femtocel 1的時(shí)隙資源 最大化自身的效用函數(shù)，因此，優(yōu)化問(wèn)題如下：
[0014]算法步驟：
[001引確定參力禍弈的Femtocel巧隙小區(qū)用戶(hù)集合；
[0016] 初始化所有化mtocell共享的時(shí)隙比例啤=0;
[0017] 基站收集宏小區(qū)用戶(hù)i到各化mtocell k的平均數(shù)據(jù)速率跨W及化mtocell j上傳 的與其用戶(hù)間的平均數(shù)據(jù)速率Rj;
[0018] 對(duì)每個(gè)宏小區(qū)用戶(hù)i，基站對(duì)每個(gè)Femtocell j通過(guò)迭代求取最優(yōu)的啄，迭代公式 為：
[0019] (3-5)
[0020] 重復(fù)步驟（四），直至達(dá)到納什均衡點(diǎn)。
[0021] 基于博弈論的激勵(lì)機(jī)制，可W在保證Femtocel 1自身用戶(hù)QoS性能的同時(shí)對(duì) Femtocel 1進(jìn)行補(bǔ)償，激勵(lì)Femtocel 1擁有者采用混合接入方式;在提高網(wǎng)絡(luò)整體吞吐量和 FBS用戶(hù)效益上有著較好的表現(xiàn)，可W獲得很好的性能表現(xiàn)，但是卻有著很高的復(fù)雜度，同 時(shí)現(xiàn)實(shí)中非注冊(cè)用戶(hù)需要通過(guò)購(gòu)買(mǎi)來(lái)獲得FBS資源，但是非注冊(cè)用戶(hù)可能不愿意付費(fèi)來(lái)購(gòu) 買(mǎi)FBS的使用權(quán)，運(yùn)就阻礙了該策略機(jī)制的推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的激勵(lì)機(jī)制采用博弈論模型，網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)大的問(wèn)題，為了提高 激勵(lì)機(jī)制的有效性，同時(shí)降低開(kāi)銷(xiāo)，提出了一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法。
[0023] 本發(fā)明基于的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)，由一個(gè)中屯、宏蜂窩基站和N個(gè)毫微微蜂窩基站 (Femtocell Base Station，F(xiàn)BS)組成；每個(gè)FBS都采用混合接入方式訪問(wèn)中屯、宏蜂窩基站， 每個(gè)FBS下都分別綁定至少一個(gè)注冊(cè)用戶(hù)。
[0024] 具體步驟如下：
[0025] 步驟一、在異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)區(qū)域中，分別計(jì)算每個(gè)FBS的信譽(yù)效益Q;
[00%] 計(jì)算公式如下：
[0027] q=c〇V+^+yN
[0028] ω為傳輸速率因子的權(quán)值系數(shù);β為資源稀缺度的權(quán)值系數(shù)；丫為開(kāi)放子信道數(shù)的 權(quán)值系數(shù);V為傳輸速率因子：
；S為速率調(diào)節(jié)因子;V為FBS所提供服務(wù)的 速率;K為資源稀缺度：
μ為資源稀缺度調(diào)節(jié)因子，ki。。為用戶(hù)基站比： kiocKiwr/郵s;rwr代表所處區(qū)域的用戶(hù)數(shù)，郵S為區(qū)域內(nèi)的FBS數(shù);N為開(kāi)放子信道數(shù):N = riopen ; riopen代表開(kāi)放f曰道數(shù)。
[0029] 步驟二、根據(jù)每個(gè)FBS的信譽(yù)效益Q，計(jì)算該FBS及與該FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù) 度An+l;
[0030] 當(dāng)綁定一個(gè)注冊(cè)用戶(hù)時(shí)，F(xiàn)BS和與該FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)信譽(yù)度相同，注冊(cè)用戶(hù)的 信譽(yù)度計(jì)算方法如下
[0031] An+l為注冊(cè)用戶(hù)的全局信譽(yù);An為注冊(cè)用戶(hù)的歷史信譽(yù);αΑ代表舊信譽(yù)度在信譽(yù)度 中所占比重；為當(dāng)前信譽(yù);α為調(diào)節(jié)因子(0~l);Bn = V*T*Q*W;T為用戶(hù)向FBS發(fā)起請(qǐng)求 并獲得資源，到FBS向用戶(hù)提供服務(wù)結(jié)束的時(shí)間;W為用戶(hù)評(píng)分。
[0032] 當(dāng)m個(gè)用戶(hù)綁定一個(gè)FBS時(shí)，則每個(gè)用戶(hù)的當(dāng)前信譽(yù)度為：
[0033] 當(dāng)一個(gè)用戶(hù)綁定m個(gè)FBS時(shí)，該用戶(hù)通過(guò)m個(gè)FBS提供服務(wù)都可W更新自己信譽(yù)度。
[0034] 步驟Ξ、針對(duì)每個(gè)要接入的用戶(hù)，W自身的信譽(yù)度為依據(jù)，分別發(fā)起請(qǐng)求接入FBS;
[0035] 接入的用戶(hù)包括與FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)，與其它FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)和非注冊(cè)用 戶(hù)，非注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度為0,與FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)信譽(yù)度最高。
[0036] 步驟四、每個(gè)FBS將同一時(shí)間向該FBS發(fā)起接入請(qǐng)求的所有接入用戶(hù)排序，按用戶(hù) 信譽(yù)度劃分到不同等級(jí)；
[0037] 分別計(jì)算每個(gè)接入用戶(hù)的信譽(yù)度，按信譽(yù)度從低到高劃分等級(jí)區(qū)間：[0,0]、（0， ml ]、(ml，m2]、(m2，m3]，將不同信譽(yù)度的接入用戶(hù)分為不同的信譽(yù)等級(jí)；
[0038] 步驟五、從高等級(jí)的接入用戶(hù)開(kāi)始，按不同用戶(hù)信譽(yù)度的接入概率從大到小依次 將用戶(hù)接入FBS，直至FBS不能再接入，或者沒(méi)有用戶(hù)請(qǐng)求接入；
[0039] 步驟六、FBS給每個(gè)接入的用戶(hù)設(shè)置時(shí)間片，當(dāng)時(shí)間片耗盡；判斷該用戶(hù)是否完成 自己的業(yè)務(wù)，如果完成，進(jìn)入步驟屯;否則，該用戶(hù)返回步驟Ξ重新進(jìn)行選擇接入；
[0040] 步驟屯、當(dāng)用戶(hù)在時(shí)間片范圍內(nèi)完成業(yè)務(wù)后，請(qǐng)求與FBS斷開(kāi)連接，并根據(jù)此次的 服務(wù)質(zhì)量、服務(wù)時(shí)間對(duì)FBS進(jìn)行用戶(hù)評(píng)分；
[0041] 步驟八、FBS響應(yīng)用戶(hù)所發(fā)出的斷開(kāi)連接請(qǐng)求，并根據(jù)用戶(hù)評(píng)分更新自身W及綁定 注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度；
[0042] 當(dāng)某個(gè)接入用戶(hù)斷開(kāi)連接請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)FBS分配的時(shí)間T和設(shè)定的傳輸速率因子V， W及用戶(hù)評(píng)分W，重新計(jì)算Bn=V*T*Q*W，從而更新該FBS的信譽(yù)度
[0043] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0044] 1、一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法，通過(guò)將基于信譽(yù)度的激勵(lì)機(jī)制引入 到異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)中，充分利用激勵(lì)機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)，提高了注冊(cè)用戶(hù)開(kāi)放其FBS資源的積極性。
[0045] 2、一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法，有效降低了注冊(cè)用戶(hù)所受到的噪聲 干擾，也使網(wǎng)絡(luò)資源得到最大化利用，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
【附圖說(shuō)明】
[0046] 圖1為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)基于博弈的激勵(lì)機(jī)制的系統(tǒng)模型圖；
[0047] 圖2為本發(fā)明基于的信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[004引圖3為本發(fā)明一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法流程圖；
[0049] 圖4為本發(fā)明用戶(hù)的信譽(yù)度和接通率的關(guān)系仿真圖；
[0050] 圖5是本發(fā)明兩種算法下宏蜂窩用戶(hù)數(shù)對(duì)FBS用戶(hù)的吞吐量的影響仿真圖；
[0051 ]圖6是本發(fā)明兩種算法下用戶(hù)平均吞吐量受FBS分布影響的仿真圖；
[0052] 圖7是本發(fā)明用戶(hù)采用不同的接入方式對(duì)吞吐量的影響對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0054] 本發(fā)明一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法，借鑒了自組織網(wǎng)絡(luò)和對(duì)等網(wǎng)絡(luò) 中的激勵(lì)機(jī)制，W異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)用戶(hù)請(qǐng)求接入其他的FBS為例，所述的異構(gòu)分層網(wǎng) 絡(luò)，如圖2所示，由一個(gè)中屯、宏蜂窩基站和N個(gè)FBS組成;N個(gè)FBS分別為Fi，F(xiàn)2, . . .，F(xiàn)n，. . .，F(xiàn)n; 每個(gè)FBS都采用混合接入方式訪問(wèn)中屯、宏蜂窩基站，中屯、宏蜂窩基站下連接Μ個(gè)宏蜂窩用 戶(hù)，定義為：化，化，...，Um，. . .Um;所有FBS接入的毫微微蜂窩用戶(hù)共有Κ個(gè)，定義為：U1， U2, ...，UK;每個(gè)宏蜂窩用戶(hù)Um作為非注冊(cè)用戶(hù)，每個(gè)毫微微蜂窩用戶(hù)作為注冊(cè)用戶(hù);每個(gè)注 冊(cè)用戶(hù)可W同時(shí)在多個(gè)FBS共同的覆蓋范圍下;每個(gè)FBS基站下至少綁定一個(gè)注冊(cè)用戶(hù)；
[0055] -種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法，如圖3所示，具體步驟如下：
[0化6] 具體步驟如下：
[0057]步驟一、在異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)區(qū)域中，分別計(jì)算每個(gè)FBS的信譽(yù)效益Q;
[005引首先初始化每個(gè)FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度初值、信譽(yù)等級(jí)初值W及各項(xiàng)參數(shù) 中調(diào)節(jié)因子的初始值。
[0059] 針對(duì)注冊(cè)用戶(hù)，不同的FBS所提供的服務(wù)效益有區(qū)別，為了將服務(wù)質(zhì)量與信譽(yù)等級(jí) 相關(guān)聯(lián)，信譽(yù)度等級(jí)高的用戶(hù)獲得高級(jí)別的服務(wù)質(zhì)量，而信譽(yù)度等級(jí)低的用戶(hù)獲得低的服 務(wù)質(zhì)量，就需要先建立完整的信譽(yù)等級(jí)更新制度，對(duì)FBS提供的信譽(yù)效益Q進(jìn)行計(jì)算：
[0060] 計(jì)算公式如下：
[0061 ] q=c〇V+^+yN
[0062] ω為傳輸速率因子的權(quán)值系數(shù);β為資源稀缺度的權(quán)值系數(shù)；丫為開(kāi)放子信道數(shù)的 權(quán)值系數(shù)；ω，β，γ的取值根據(jù)用戶(hù)對(duì)各項(xiàng)性能的重視程度動(dòng)態(tài)變化，本實(shí)施例中默認(rèn)均 設(shè)為l/^3。
[0063] V為傳輸速率因子，表示注冊(cè)用戶(hù)提供的FBS資源的傳輸速率不同，對(duì)信譽(yù)度改變 所產(chǎn)生的影響，即：
；V與傳輸速率為正相關(guān)，隨著傳輸速率的增大而增 大;δ為速率調(diào)節(jié)因子;V為FBS所提供服務(wù)的速率，本實(shí)施例中V為1024KB。
[0064] Κ為資源稀缺度，表示由于注冊(cè)用戶(hù)提供的FBS所處地區(qū)供求關(guān)系上的差異性，對(duì) 信譽(yù)度改變所帶來(lái)的影響，即：
％資源稀缺度調(diào)節(jié)因子，ki。。為用戶(hù) 基站比，與該地區(qū)需求用戶(hù)數(shù)成正相關(guān)，基站數(shù)成負(fù)相關(guān)，即：klocKlWr/郵S;rWr代表所處 區(qū)域的用戶(hù)數(shù)，本實(shí)施例設(shè)為4;ms為區(qū)域內(nèi)的FBS數(shù)，本實(shí)施例設(shè)為4;N為開(kāi)放子信道數(shù)，表 示由于注冊(cè)用戶(hù)開(kāi)放的子信道數(shù)不同，相應(yīng)信譽(yù)度改變也有所不同，即：N = n〇pen;n〇pen代表 開(kāi)放信道數(shù)，本實(shí)施例設(shè)為5。一個(gè)區(qū)域內(nèi)的用戶(hù)越多，F(xiàn)BS越稀少，則代表資源越稀缺。每個(gè) FBS都可W提供約5~6個(gè)信道，但用戶(hù)不一定會(huì)都開(kāi)放。
[0065] 步驟二、根據(jù)每個(gè)FBS的信譽(yù)效益Q，計(jì)算該FBS及與該FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù) 度 An+l;
[0066] 在異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)中，接入網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)為信譽(yù)度，當(dāng)某個(gè)用戶(hù)開(kāi)放自己的FBS資源給 其他用戶(hù)時(shí)，該用戶(hù)可相應(yīng)的提高自己的信譽(yù)度，而當(dāng)該用戶(hù)拒絕開(kāi)放自己的FBS資源為其 他用戶(hù)服務(wù)時(shí)，將會(huì)相應(yīng)的削減信譽(yù)度，F(xiàn)BS和與該FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)信譽(yù)度相同，當(dāng)綁定 一個(gè)注冊(cè)用戶(hù)時(shí)，注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度計(jì)算方法如下
[0067] An+i為注冊(cè)用戶(hù)的全局信譽(yù);An為注冊(cè)用戶(hù)的歷史信譽(yù)，初始值設(shè)為0.5;αΑ代表舊 信譽(yù)度在信譽(yù)度中所占比重;1-αΑ為當(dāng)前信譽(yù);α為調(diào)節(jié)因子(0~1)，代表了網(wǎng)絡(luò)對(duì)注冊(cè)用 戶(hù)的歷史表現(xiàn)得寬容程度，當(dāng)α增大時(shí)，表示網(wǎng)絡(luò)對(duì)注冊(cè)用戶(hù)歷史提供FBS資源更看重，當(dāng)α 減小時(shí)，表示網(wǎng)絡(luò)對(duì)注冊(cè)用戶(hù)當(dāng)下的表現(xiàn)更加看重。
[006引當(dāng)m個(gè)用戶(hù)綁定一個(gè)FBS時(shí)，則每個(gè)用戶(hù)的當(dāng)前信譽(yù)度為:為+,=貨&4, +(1-仿心m；);
[0069] 當(dāng)一個(gè)用戶(hù)綁定m個(gè)FBS時(shí)，該用戶(hù)通過(guò)m個(gè)FBS提供服務(wù)都可W更新自己信譽(yù)度。
[0070] Bn = V*T*Q*W;T為用戶(hù)向FBS發(fā)起請(qǐng)求并獲得資源，至化BS向用戶(hù)提供服務(wù)結(jié)束的 時(shí)間;W為用戶(hù)評(píng)分，默認(rèn)為1。
[0071 ]步驟Ξ、針對(duì)每個(gè)要接入的用戶(hù)，W自身的信譽(yù)度為依據(jù)，分別發(fā)起請(qǐng)求接入FBS;
[0072] 接入的用戶(hù)包括與FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)，與其它FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)和非注冊(cè)用 戶(hù)，非注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度為0,與FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)信譽(yù)度最高。
[0073] 每個(gè)注冊(cè)用戶(hù)都優(yōu)先選擇最好信道條件的FBS請(qǐng)求接入，如果接入失敗則選擇次 優(yōu)的FBS接入。
[0074] 在異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)多個(gè)移動(dòng)用戶(hù)同時(shí)請(qǐng)求接入FBS時(shí)，所提機(jī)制W請(qǐng)求接入用 戶(hù)的信譽(yù)度為依據(jù)，按照相應(yīng)的概率來(lái)隨機(jī)選擇用戶(hù)接入，同時(shí)設(shè)置非注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度 為0,也就是最低等級(jí)，當(dāng)所有注冊(cè)用戶(hù)都介入FBS后，非注冊(cè)用戶(hù)才能w等概率競(jìng)爭(zhēng)接入網(wǎng) 絡(luò)，而當(dāng)所有用戶(hù)都接入網(wǎng)絡(luò)后，如果還剩余信道資源沒(méi)有利用，高信譽(yù)等級(jí)的還可W請(qǐng)求 第二個(gè)信道資源。
[0075] 步驟四、每個(gè)FBS將同一時(shí)間向該FBS發(fā)起接入請(qǐng)求的所有接入用戶(hù)排序，按用戶(hù) 信譽(yù)度劃分到不同等級(jí)；
[0076] 在運(yùn)個(gè)過(guò)程中需要將不同信譽(yù)度的用戶(hù)分為不同的信譽(yù)等級(jí)，分別計(jì)算每個(gè)接入 用戶(hù)的信譽(yù)度，按信譽(yù)度從低到高劃分等級(jí)區(qū)間：[0,0]、（0，mU、(ml，m2]、(m2，m：3]，將不同 信譽(yù)度的接入用戶(hù)分為不同的信譽(yù)等級(jí)；當(dāng)有空余信道資源時(shí)，高信譽(yù)等級(jí)的用戶(hù)可W優(yōu) 先請(qǐng)求，高信譽(yù)等級(jí)的用戶(hù)請(qǐng)求完后，低信譽(yù)等級(jí)的用戶(hù)開(kāi)始請(qǐng)求資源。同時(shí)為了保護(hù)注冊(cè) 用戶(hù)的利益，不打擊用戶(hù)開(kāi)放其FBS的積極性，將綁定FBS的注冊(cè)用戶(hù)接入該FBS擁有最高優(yōu) 先級(jí)。注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度初值為0.5,非注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度初值為0,信譽(yù)等級(jí)可根據(jù)運(yùn)營(yíng)商 要求設(shè)置ml、ml、m3的值，默認(rèn)可設(shè)為0.5、0.7、1;
[0077] 步驟五、從高等級(jí)的接入用戶(hù)開(kāi)始，按不同用戶(hù)信譽(yù)度的接入概率從大到小依次 將用戶(hù)接入FBS，直至FBS不能再接入，或者沒(méi)有用戶(hù)請(qǐng)求接入；
[0078] 從高等級(jí)的用戶(hù)開(kāi)始，按不同用戶(hù)的信譽(yù)度為接入概率分別接入用戶(hù)，如果沒(méi)有 達(dá)到毫微微蜂窩可接入的最大值，則繼續(xù)選取用戶(hù)接入。
[0079] 如果相同的信譽(yù)等級(jí)用戶(hù)全都接入完畢，則開(kāi)始下一信譽(yù)等級(jí)的用戶(hù)接入，直至 該FBS不能再接入，則未接入的用戶(hù)等待有用戶(hù)斷開(kāi)再接入或跟換其他基站接入；
[0080] FBS根據(jù)每個(gè)接入用戶(hù)的業(yè)務(wù)不同，分配的時(shí)間T也不同，同時(shí)根據(jù)每個(gè)接入用戶(hù) 的數(shù)據(jù)傳輸速度設(shè)定傳輸速率因子V;
[0081] 步驟六、FBS給每個(gè)接入的用戶(hù)設(shè)置時(shí)間片，當(dāng)時(shí)間片耗盡；判斷該用戶(hù)是否完成 自己的業(yè)務(wù)，如果完成，進(jìn)入步驟屯;否則，該用戶(hù)返回步驟Ξ重新進(jìn)行選擇接入；
[0082] FBS響應(yīng)用戶(hù)的服務(wù)請(qǐng)求，并給每個(gè)接入的用戶(hù)設(shè)置了時(shí)間片，將時(shí)間片設(shè)為一個(gè) 合適時(shí)間t，通過(guò)時(shí)間輪詢(xún)機(jī)制既可W讓更多的用戶(hù)利用到FBS資源，也可W有效避免了網(wǎng) 絡(luò)的頻繁切換，提高了網(wǎng)絡(luò)效率。
[0083] 步驟屯、當(dāng)用戶(hù)在時(shí)間片范圍內(nèi)完成業(yè)務(wù)后，請(qǐng)求與FBS斷開(kāi)連接，并根據(jù)此次的 服務(wù)質(zhì)量、服務(wù)時(shí)間對(duì)FBS進(jìn)行用戶(hù)評(píng)分；
[0084] 當(dāng)用戶(hù)完成自己的業(yè)務(wù)或時(shí)間片耗盡，則請(qǐng)求與毫微微蜂窩斷開(kāi)連接，并根據(jù)此 次的服務(wù)質(zhì)量、服務(wù)時(shí)間等各方面因素對(duì)本次服務(wù)打分；
[0085] 步驟八、FBS響應(yīng)用戶(hù)所發(fā)出的斷開(kāi)連接請(qǐng)求，并根據(jù)用戶(hù)評(píng)分更新自身W及綁定 注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度；
[0086] 當(dāng)某個(gè)接入用戶(hù)斷開(kāi)連接請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)FBS分配的時(shí)間T和設(shè)定的傳輸速率因子V， W及用戶(hù)評(píng)分W，重新計(jì)算Bn=V*T*Q*W，從而更新該FBS的信譽(yù)度：4, I =α"' Α+??-α\):
[0087] 如果兩個(gè)同時(shí)請(qǐng)求斷開(kāi)，開(kāi)采用相應(yīng)的碰撞機(jī)制來(lái)解決，比如輪尋機(jī)制，然后分別 計(jì)算新信譽(yù)度。
[008引實(shí)施例：
[0089]仿真采用典型的城市環(huán)境，假設(shè)在一塊100X100米的地域范圍內(nèi)，中屯、宏蜂窩基 站位于該范圍的中屯、，距離中屯、宏蜂窩基站正南方50m處和東北方60米分別有一個(gè)小區(qū)，每 個(gè)小區(qū)的大小為10X10米，宏蜂窩用戶(hù)在100X100米的地域范圍內(nèi)隨機(jī)均勻產(chǎn)生；
[0090] 使用毫微微蜂窩密度來(lái)表示每個(gè)區(qū)域內(nèi)毫微微蜂窩分布數(shù)量的多少，密度越大， 數(shù)量就越多，平均到每戶(hù)上的概率就越大;每個(gè)毫微微蜂窩服務(wù)5個(gè)毫微微蜂窩用戶(hù)。宏蜂 窩和毫微微蜂窩用戶(hù)在小區(qū)內(nèi)隨機(jī)均勻產(chǎn)生，基于信譽(yù)度激勵(lì)機(jī)制仿真參數(shù)如表1所示，穿 墻損耗設(shè)為10地。仿真使用工業(yè)界采用的路徑損耗模型，陰影衰落服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn) 差為8地，快衰落被建模為σ = 1的瑞利衰落。
[0091] 表1
[0092]
[0093] 如圖4所示，隨著異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)信譽(yù)的增加，用戶(hù)的接入率也在一步步的增 加，兩者呈正相關(guān)關(guān)系，因?yàn)槿霊?hù)的接入概率是W信譽(yù)度為參考標(biāo)準(zhǔn)的，信譽(yù)的增加必引起 用戶(hù)接入概率的增大，所W用戶(hù)想要增大自己在整個(gè)異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)的接入率，享受更高的 服務(wù)，必須要想辦法增大自己的信譽(yù)等級(jí)。另外從圖中還可W看到，接入率隨信譽(yù)的增長(zhǎng)變 化在中間部分更加的明顯，說(shuō)明，在長(zhǎng)期累積的過(guò)程中，處于中間信譽(yù)度的用戶(hù)更多，所W 微小的信譽(yù)度提高都能使接入率得到大的增長(zhǎng)，更能激發(fā)用戶(hù)在累積了一定信譽(yù)度的情況 下，持續(xù)的累積自己的信譽(yù)度。
[0094] 兩種情況下宏蜂窩用戶(hù)數(shù)對(duì)FBS用戶(hù)的吞吐量的影響；如圖5所示，在封閉接入情 況下，F(xiàn)BS注冊(cè)用戶(hù)的平均吞吐量隨著非注冊(cè)用戶(hù)的增加而持續(xù)的減少，因?yàn)殡S著非注冊(cè)用 戶(hù)增加，無(wú)法接入毫微微蜂窩，只能接入宏基站，運(yùn)就給其他的毫微微蜂窩帶來(lái)干擾，因而 使毫微微蜂窩用戶(hù)的平均吞吐量持續(xù)減少；
[00Μ]在基于信譽(yù)度混合接入情況下，由于宏蜂窩用戶(hù)可W選擇毫微微蜂窩節(jié)點(diǎn)接入， 基本不會(huì)對(duì)毫微微蜂窩用戶(hù)產(chǎn)生干擾，因此毫微微蜂窩用戶(hù)的平均吞吐量基本不變，只會(huì) 有小的波動(dòng)。從運(yùn)幅圖可W看出采用基于信譽(yù)度的混合接入方式，用戶(hù)不僅可W增加在整 個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的接入概率，還能降低干擾，提高毫微微蜂窩的吞吐量。
[0096] 在兩種算法下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)平均吞吐量隨毫微微蜂窩的分布密度變化情況的仿 真如圖6所示，可W看到在封閉接入情況下，網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)的平均吞吐量隨著毫微微蜂窩密度 的增加而持續(xù)的減少，因?yàn)殡S著毫微微蜂窩密度的增加，各個(gè)毫微微蜂窩間的干擾也在增 加，同時(shí)也會(huì)給宏蜂窩用戶(hù)帶來(lái)很大的干擾，因而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的平均吞吐量持續(xù)減少； 在基于信譽(yù)度混合接入情況下，由于宏蜂窩用戶(hù)可W選擇毫微微蜂窩節(jié)點(diǎn)接入，基本不會(huì) 對(duì)毫微微蜂窩用戶(hù)產(chǎn)生干擾，同時(shí)由于毫微微蜂窩增加，毫微微蜂窩用戶(hù)可W獲得更多的 網(wǎng)絡(luò)資源，因此網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的平均吞吐量會(huì)持續(xù)的增長(zhǎng)。
[0097] 如圖7所示，通過(guò)毫微微蜂窩和宏蜂窩用戶(hù)在不同的接入方式下吞吐量對(duì)比，可W 看出相比開(kāi)放和封閉接入方式，基于信譽(yù)度的混合接入方式的宏蜂窩用戶(hù)和毫微微蜂窩用 戶(hù)都有更高的平均吞吐量，運(yùn)就使無(wú)論是毫微微蜂窩用戶(hù)還是宏蜂窩用戶(hù)都愿意加入到基 于信譽(yù)度的異構(gòu)分層中來(lái)，同時(shí)從圖中可w看出毫微微蜂窩用戶(hù)的平均吞吐量要大于宏蜂 窩用戶(hù)的吞吐量，運(yùn)一點(diǎn)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)數(shù)非常多的情況下會(huì)更加的明顯，所W運(yùn)就會(huì) 激勵(lì)更多的毫微微蜂窩用戶(hù)開(kāi)放他們的FBS供使用。
[0098]本發(fā)明通過(guò)利用基于信譽(yù)度的激勵(lì)機(jī)制，增大異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)用戶(hù)采用混合接 入的積極性，使系統(tǒng)獲得最大網(wǎng)絡(luò)吞吐量，建立完備的信譽(yù)度管理機(jī)制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法，基于的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)，由一個(gè)中心宏蜂 窩基站和N個(gè)FBS(毫微微蜂窩基站，F(xiàn)emtocell Base Station)組成;每個(gè)FBS都采用混合接 入方式訪問(wèn)中心宏蜂窩基站，每個(gè)FBS下都分別綁定至少一個(gè)注冊(cè)用戶(hù);其特征在于， 具體步驟如下： 步驟一、在異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)區(qū)域中，分別計(jì)算每個(gè)FBS的信譽(yù)效益Q; 計(jì)算公式如下： Q= ων+βΚ+γΝ ω為傳輸速率因子的權(quán)值系數(shù);β為資源稀缺度的權(quán)值系數(shù)；Υ為開(kāi)放子信道數(shù)的權(quán)值 系數(shù);V為傳輸速率因子：S為速率調(diào)節(jié)因子;ν為FBS所提供服務(wù)的速 率;Κ為資源稀缺度為資源稀缺度調(diào)節(jié)因子，h。。為用戶(hù)基站比:klQC 00 nUS(3：r/nBs; nusM·代表所處區(qū)域的用戶(hù)數(shù)，ms為區(qū)域內(nèi)的FBS數(shù);N為開(kāi)放子信道數(shù):N = n〇pe3n; n〇pe3n代表開(kāi)放信道數(shù)； 步驟二、根據(jù)每個(gè)FBS的信譽(yù)效益Q，計(jì)算該FBS及與該FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度 An+1; 信譽(yù)度計(jì)算方法如下：An+1為注冊(cè)用戶(hù)的全局信譽(yù);An為注冊(cè)用戶(hù)的歷史信譽(yù);0代表舊信譽(yù)度在信譽(yù)度中所 占比重;為當(dāng)前信譽(yù);α為調(diào)節(jié)因子(0~1); Bn = V*T*Q*W; Τ為用戶(hù)向FBS發(fā)起請(qǐng)求并獲得資源，到FBS向用戶(hù)提供服務(wù)結(jié)束的時(shí)間;W 為用戶(hù)評(píng)分； 步驟三、針對(duì)每個(gè)要接入的用戶(hù)，以自身的信譽(yù)度為依據(jù)，分別發(fā)起請(qǐng)求接入FBS; 接入的用戶(hù)包括與FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)，與其它FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)和非注冊(cè)用戶(hù)； 步驟四、每個(gè)FBS將同一時(shí)間向該FBS發(fā)起接入請(qǐng)求的所有接入用戶(hù)排序，按用戶(hù)信譽(yù) 度劃分到不同等級(jí)； 步驟五、從高等級(jí)的接入用戶(hù)開(kāi)始，按不同用戶(hù)信譽(yù)度的接入概率從大到小依次將用 戶(hù)接入FBS，直至FBS不能再接入，或者沒(méi)有用戶(hù)請(qǐng)求接入； 步驟六、FBS給每個(gè)接入的用戶(hù)設(shè)置時(shí)間片，當(dāng)時(shí)間片耗盡；判斷該用戶(hù)是否完成自己 的業(yè)務(wù)，如果完成，進(jìn)入步驟七;否則，該用戶(hù)返回步驟三重新進(jìn)行選擇接入； 步驟七、當(dāng)用戶(hù)在時(shí)間片范圍內(nèi)完成業(yè)務(wù)后，請(qǐng)求與FBS斷開(kāi)連接，并根據(jù)此次的服務(wù) 質(zhì)量、服務(wù)時(shí)間對(duì)FBS進(jìn)行用戶(hù)評(píng)分； 步驟八、FBS響應(yīng)用戶(hù)所發(fā)出的斷開(kāi)連接請(qǐng)求，并根據(jù)用戶(hù)評(píng)分更新自身以及綁定注冊(cè) 用戶(hù)的信譽(yù)度。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法，其特征在于，所述的 步驟二中： 當(dāng)m個(gè)用戶(hù)綁定一個(gè)FBS時(shí)，則每個(gè)用戶(hù)的當(dāng)前信譽(yù)度為:Α+1 = 1; 當(dāng)一個(gè)用戶(hù)綁定m個(gè)FBS時(shí)，該用戶(hù)通過(guò)m個(gè)FBS提供服務(wù)更新自己信譽(yù)度。3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法，其特征在于，所述的 步驟三中：非注冊(cè)用戶(hù)的信譽(yù)度為〇,與FBS綁定的注冊(cè)用戶(hù)信譽(yù)度最高。4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法，其特征在于，所述的 步驟四中：每個(gè)接入用戶(hù)的信譽(yù)度，按從低到高劃分到等級(jí)區(qū)間：[0,0]、（0，ml]、(ml，m2]、 (m2，m3]〇5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于信譽(yù)度的異構(gòu)分層網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)方法，其特征在于，所述的 步驟八中：當(dāng)某個(gè)接入用戶(hù)斷開(kāi)連接請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)FBS分配給該用戶(hù)的時(shí)間T和設(shè)定的傳輸 速率因子V，以及用戶(hù)評(píng)分W，重新計(jì)算心=￥*1'*〇*1，從而更新該FBS的信譽(yù)度：
【文檔編號(hào)】H04W16/18GK105873082SQ201610295091
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】李曦, 武亞龍, 紀(jì)紅, 王珂, 張鶴立
【申請(qǐng)人】北京郵電大學(xué)