专利名称：自动选择网络模式的多模终端和选择方法
技术领域：
本发明涉及一种用于多模融合无线网络中的自动选择网络模式的多模终端和选择方法，属于蜂窝无线通信终端设备及其使用方法的技术领域。
背景技术：
目前，在移动通信领域，各种异构的无线网络相互融合成为一个统一的多模融合无线网络已经成为发展趋势。多模融合无线网络拥有一个全IP化的公共核心网，对各种网络模式进行统一的联合资源管理。这里的融合不仅仅是物理网络的融合，还体现在网络接入方式的融合和统一。接入选择是无线资源管理的一个重要研究方向，它是研究终端如何动态选择加入一个服务质量更高的网络。然而，终端选择网络的自由度受到多模终端的业务自身和网络负载能力的两方面限制首先，从多模终端的业务来说，由于每种网络模式都有其功能方面的优势和劣势，例如某些网络模式的带宽很宽，但是时延较高，适用于下载业务。而另一些网络模式的时延较低，但带宽很窄，适用于语音业务。因此，许多不同网络模式之间呈现优劣势相互弥补的关系，多模终端可以根据自身的业务需求选择性能最优的网络实现动态接入。其次，负载均衡技术也是多模融合无线网络的一项重要技术。若能够让多模终端无法选择接入已经处于负载过重状态的网络，就可有效避免网络拥塞。再将多模终端优先分配到负载较轻的网络模式，还可有效提高终端的服务质量。目前的接入技术主要有三种第一种是网络模式选择决策模块仅仅设置于多模终端，由多模终端根据其具体的业务需求，独自决定网络模式的选择。第二种是集中式的，即网络模式选择决策器件或装置仅设置于网络侧，网络侧仅根据自身的负载程度和拥塞状况为多模终端选择分配一个合适的网络模式。第三种是分布式的，即在网络侧和终端侧均部署有网络模式选择决策模块或器件。对于第一种模式，因为其网络模式选择决策模块仅设置于多模终端，只需要将相应处理方法都基于该多模终端的网络选择决策模块内，这样就可以综合考虑多模终端的各种具体业务需求(如业务需要的网络带宽、网络传输时延、网络抖动和丢包率等)。然而,该模式没有考虑每种网络的负载均衡问题。由于在某些情况下，网络负载均衡问题只能在网络侧才能得到解决，终端只能判断网络是否处于负载过重状态，决策选择避免加入网络负载较重的网络。对于第二种模式，网络模式选择决策器件或装置仅仅分布在网络侧。由于全IP化的公共核心网能够获知每种网络模式的负载，在为多模终端分配网络模式时，该网络模式选择决策器件或装置可以充分平衡各种不同网络模式中的终端数量，避免某个模式网络的负载超负荷。然而，这种网络模式选择方法没有充分考虑终端的业务需求，这是因为网络侧无法获知多模终端的具体业务要求。例如，某个网络负载较轻，但其传输延迟较大，无法满足多模终端的实时通信需求。
对于第三种网络模式，因网络模式选择决策模块或器件(或装置)分别设置于网络侧和多模终端侧，其优点是能够保证多模终端的业务正常运行，同时通过监测每种网络模式的承载能力，可确保每种蜂窝网络内的多模终端数量不超过该网络能够承载的多模终端数量上限。其缺点是实现的结构较为复杂，成本较高，需要同时对网络端和多模终端进行改进。三种网络模式各有优缺点，对于业内科技人员研制的多模终端关注的目标网络方向。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种多模融合无线网络中的自动选择网络模式的多模终端和选择方法，以便能够保证多模终端业务的正常运行，避免多模终端接入负载过重的网络导致传输失败，并同时提高多模终端的服务质量值。为了达到上述目的，本发明提供了一种多模融合无线网络中的自动选择网络模式的多模终端，其特征在于该多模终端增设有下述三个功能模块服务质量感知模块、网络模式选择决策模块及网络模式 执行模块，其中服务质量感知模块，负责采用认知无线电技术感知和采集每种网络中的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种网络性能参数，并将这四种网络性能参数的数值传送给网络模式选择决策模块；网络模式选择决策模块，用于接收来自服务质量感知模块的网络带宽、丢包率、网络传输时延和网络抖动四种参数数值，并根据这四种参数数值加权计算每种蜂窝无线网络的服务质量值，然后结合该多模终端当前业务要求的最低服务质量值和每种网络的承载能力，选择该多模终端准备接入的网络模式编号，并将该编号发送给网络模式执行模块；设有顺序连接的下述组件接收、服务质量计算、服务质量控制、承载能力监测、网络模式决策和发送共六个单元；网络模式执行模块，负责接收网络模式选择决策模块发送的准备接入的网络模式编号，并接入相应网络。为了达到上述目的，本发明还提供了一种本发明多模终端选择不同网络模式的方法，其特征在于所述方法包括下述操作步骤(1)多模终端的服务质量感知模块感知和采集每种网络中的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种网络性能参数数值,并将其发送给网络模式选择决策模块；(2)网络模式选择决策模块对接收到的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种性能参数数值进行加权计算和处理，然后根据加权计算结果，为多模终端选择准备接入的蜂窝网络模式编号，并将其告知网络模式执行模块；(3)网络模式执行模块接收到网络模式选择决策模块发送的网络模式编号，并据此接入相应网络。本发明用于多模融合无线网络环境下的多模终端及其选择网络模式的方法，其优点是能够充分满足多模终端开展的每种业务的服务质量需求，保证终端业务的正常运行，同时，通过监测每种网络模式是否已经超过承载能力，确保多模终端能够成功接入目标网络，避免由于网络拥塞而导致多模终端的接入失败；同时还能提高多模终端的服务质量值，从而提高了移动通信网络系统的整体服务质量。
图1为本发明用于多模融合无线网络中的自动选择网络模式的多模终端结构组成示意图。图2为本发明用于多模融合无线网络中的自动选择网络模式的多模终端多选择网络模式的方法操作步骤流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。参见图1，介绍本发明自动选择网络模式的多模终端的结构组成该多模终端增设有下述三个功能模块服务质量感知模块、网络模式选择决策模块及网络模式执行模块，其中服务质量感知模块负责采用认知无线电技术感知和采集每种网络中的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种网络性能参数，并将这四种网络性能参数的数值传送给网络模式选择决策模块。网络模式选择决策模块用于接收来自服务质量感知模块的网络带宽、丢包率、网络传输时延和网络抖动四种参数数值，并根据这四种参数数值加权计算每种蜂窝无线网络的服务质量值，然后结合该多模终端当前业务要求的最低服务质量值和每种网络的承载能力，选择该多模终端准备接入的网络模式编号，并将该编号发送给网络模式执行模块；设有顺序连接的下述组件接收、服务质量计算、服务质量控制、承载能力监测、网络模式决策和发送共六个单元。其中六 个组件的功能如下；接收单元用于接收服务质量感知模块传送来的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种性能参数数值，并将其转送给服务质量计算单元。服务质量计算单元用于根据来自接收单元的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种性能参数数值，进行加权计算，得到该多模终端在每种不同蜂窝无线网络的服务质量值，并将该服务质量值发送到服务质量控制单元。服务质量控制单元负责根据来自服务质量计算单元的每种不同蜂窝网络的服务质量值，判断这些蜂窝无线网络的服务质量值是否大于该多模终端当前业务要求的最低服务质量值，并将判断为“是”的所有网络模式编号及其服务质量值发送给承载能力监测单
J Li o承载能力监测单元用于接收服务质量控制单元发来的所有网络模式编号及其服务质量值，判断每种蜂窝无线网络是否允许接入多模终端，并将判断能够接入的所有网络模式编号及其服务质量值发送给网络模式决策单元。网络模式决策单元于根据来自承载能力监测单元的所有网络模式编号及其服务质量值，从中选择服务质量值最高的网络模式，并将该网络模式的编号发送给发送单元。发送单元用于接收来自网络模式决策单元的网络模式编号，并将该网络模式编号发送给网络模式执行模块。网络模式执行模块负责接收网络模式选择决策模块发送的准备接入的网络模式编号，并接入相应网络。本发明还提供了一种采用本发明多模终端选择网络模式的方法。由于多模终端选择网络时，需要综合考虑以下因素1、该网络模式能否满足多模终端的当前业务需求。2、该网络模式的承载能力是否已经到达上限，多模终端是否还能够接入该网络模式。3、如果网络模式既能满足多模终端的业务需求，又未到达承载能力上限，则应尽可能选择能够多模终端的网络服务质量值较高的网络模式。这样，在实施过程中，应既充分满足多模终端上的每种业务的服务质量需求，保证终端上各种业务的正常运行，又同时通过对每种网络模式的承载能力进行监测，确保多模终端能够成功接入网络，在此基础上提高网络的服务质量值，从而提高系统的整体服务质量。参见图2，介绍本发明多模终端选择不同网络模式的方法的下述操作步骤步骤1，多模终端的服务质量感知模块采用认知无线电技术感知和采集每种网络中的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种网络性能参数数值，并将其发送给网络模式选择决策模块。在本发明的实施例里，网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种网络性能参数的数值用一位小数表示，并分别用字母N1, N2, N3, N4进行标识。例如，对于某个多模终端的网络模式I中，(N1, N2, N3, N4) = (0. 5，0. 8，0. 7，0. 6)代表该终端的网络模式I的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种网络性能参数数值分别为0. 5,0. 8,0. 7，0.6。步骤2，网络模式选择决策模块对接收到的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种性能参数数值进行加权计算和处理，然后根据加权计算结果，为多模终端选择准备接入的蜂窝网络模式编号，并将其告知网络模式执行模块。该步骤中的网络模式选择决策模块执行的加权计算和处理操作内容是(21)接收单元接收服务质量感知模块传送来的所述四种网络性能参数数值，并将其发送给服务质量计算单元。例如，接收单元接收服务质量感知模块传送来的网络模式I中的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种网络性能参数数值N1, N2, N3, N4分别为0. 5，0. 8，0. 7和0. 6，则这四个数字被发送给服务质量计算单元。(22)服务质量计算单元从接收单元接收网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种参数数值，并根据这四种数值加权计算每种蜂窝无线网络的服务质量值，并将该服务质量值发送到服务质量控制单元。该步骤中，服务质量计算单元加权计算每种蜂窝无线网络的服务质量值所采用的方法为重要性分级法，加权计算每种蜂窝无线网络的服务质量值的具体操作包括下列内容(22A)先分别设置“不重要”、“稍微重要”、“比较重要”、“明显重要”和“绝对重要”的五种业务重要性等级的相应权值为下表I所示的0. 1,0. 3,0. 5、0. 7和0. 9。表I重要性等级与权值对应表
权利要求
1.一种多模融合无线网络中的自动选择网络模式的多模终端，其特征在于该多模终端增设有下述三个功能模块服务质量感知模块、网络模式选择决策模块及网络模式执行模块，其中服务质量感知模块，负责采用认知无线电技术感知和采集每种网络中的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种网络性能参数，并将这四种网络性能参数的数值传送给网络模式选择决策模块；网络模式选择决策模块，用于接收来自服务质量感知模块的网络带宽、丢包率、网络传输时延和网络抖动四种参数数值，并根据这四种参数数值加权计算每种蜂窝无线网络的服务质量值，然后结合该多模终端当前业务要求的最低服务质量值和每种网络的承载能力，选择该多模终端准备接入的网络模式编号，并将该编号发送给网络模式执行模块；设有顺序连接的下述组件接收、服务质量计算、服务质量控制、承载能力监测、网络模式决策和发送共六个单元；网络模式执行模块，负责接收网络模式选择决策模块发送的准备接入的网络模式编号，并接入相应网络。
2.根据权利要求1所述的多模终端，其特征在于所述网络模式选择决策模块六个组件的功能如下接收单元，用于接收服务质量感知模块传送来的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种性能参数数值，并将其转送给服务质量计算单元；服务质量计算单元，用于根据来自接收单元的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种性能参数数值，进行加权计算，得到该多模终端在每种不同蜂窝无线网络的服务质量值，并将该服务质量值发送到服务质量控制单元。服务质量控制单元，负责根据来自服务质量计算单元的每种不同蜂窝网络的服务质量值，判断这些蜂窝无线网络的服务质量值是否大于该多模终端当前业务要求的最低服务质量值，并将判断为“是”的所有网络模式编号及其服务质量值发送给承载能力监测单元；承载能力监测单元，用于接收服务质量控制单元发来的所有网络模式编号及其服务质量值，判断每种蜂窝无线网络是否允许接入多模终端，并将判断能够接入的所有网络模式编号及其服务质量值发送给网络模式决策单元；网络模式决策单元，用于根据来自承载能力监测单元的所有网络模式编号及其服务质量值，从中选择服务质量值最高的网络模式，并将该网络模式的编号发送给发送单元；发送单元，用于接收来自网络模式决策单元的网络模式编号，并将该网络模式编号发送给网络模式执行模块。
3.一种采用权利要求1所述的多模终端选择不同网络模式的方法，其特征在于所述方法包括下述操作步骤Cl)多模终端的服务质量感知模块感知和采集每种网络中的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种网络性能参数数值，并将其发送给网络模式选择决策模块；(2)网络模式选择决策模块对接收到的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种性能参数数值进行加权计算和处理，然后根据加权计算结果，为多模终端选择准备接入的蜂窝网络模式编号，并将其告知网络模式执行模块；(3)网络模式执行模块接收到网络模式选择决策模块发送的网络模式编号，并据此接入相应网络。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中，网络模式选择决策模块执行的加权计算和处理包括下列操作内容(21)接收单元接收服务质量感知模块传送来的所述四种网络性能参数数值，并将其发送给服务质量计算单元；(22)服务质量计算单元从接收单元接收网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四种参数数值，并根据这四种数值加权计算每种蜂窝无线网络的服务质量值，并将该服务质量值发送到服务质量控制单元；(23)服务质量控制单元对接收到的每种蜂窝网络的服务质量值进行判断这些服务质量值是否大于多模终端当前业务要求的最低服务质量值，再将满足要求的所有网络模式编号及其服务质量值发送给承载能力监测单元；(24)承载能力监测单元对接收到的所有网络模式编号及其服务质量值进行判断其中的每种蜂窝无线网络是否允许接入多模终端，并将判断为“是”的全部网络模式编号及其服务质量值发送给网络模式决策单元；(25)网络模式决策单元从接收到的全部网络模式编号及其服务质量值中，选择服务质量值最高的网络模式，并将该网络模式的编号发送给发送单元；(26)发送单元从网络模式决策单元接收到网络模式编号后，将其转发给网络模式执行模块。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤(22)中，服务质量计算单元加权计算每种蜂窝无线网络的服务质量值所采用的方法为重要性分级法。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述服务质量计算单元加权计算每种蜂窝无线网络的服务质量值的操作包括下列内容(22A)先分别设置“不重要”、“稍微重要”、“比较重要”、“明显重要”和“绝对重要”的五种业务重要性等级的相应权值为0. 1,0. 3,0. 5,0. 7和O. 9 ;(22B)根据网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动四个性能参数各自对多模终端当前业务的重要性影响程度进行分级，将该四个性能参数分别归类到所述五种业务重要性等级中对应的某一级；并根据重要性程度的等级获得该性能参数的相应权值；(22C)按照下述服务质量值的计算公式，加权计算每个蜂窝网络的服务质量值服务质量值 式中，k是权重系数，N是影响业务服务质量的网络性能参数，下标序 号i是网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动的四种网络性能参数的各自编号。
全文摘要
一种多模融合无线网络中的自动选择网络模式的多模终端和选择方法，该多模终端设有采用认知无线电技术感知和采集每种网络中的网络带宽、网络丢包率、网络传输时延和网络抖动的服务质量感知模块；根据接收到的服务质量感知模块发送的四种网络性能参数进行加权计算，得到每种蜂窝网络服务质量值，再结合终端当前业务要求的最低服务质量值与每种网络的承载能力选择其接入的网络模式编号的网络模式选择决策模块；以及接收网络模式选择决策模块的决策、接入相应网络模式的网络模式执行模块。本发明多模终端能满足其承载业务的服务质量需求，保证业务正常运行，同时监测每种网络承载能力，确保其成功接入目标网络，并有效提高接入网络的服务质量值。
文档编号H04W88/06GK103037417SQ20121056812
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者刘元安, 周杰, 吴帆, 张立佳, 张洪光, 唐碧华, 范文浩, 杨洋 申请人:北京邮电大学, 华为技术有限公司