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【摘要】针对资源有限的无线异构网络，关键问题是如何管理稀缺的无线资源（如带宽）来满足怎么写作提供者和享受怎么写作的用户的需求。提出一种联合带宽动态分配，准入控制的垂直切换算法，旨在提高运营商的利益最大化的同时兼顾用户的怎么写作质量。仿真结果表明，该算法可以有效地提高带宽资源的利用率，有效降低阻塞率和掉话率，能够满足不同业务的切换要求，适合异构无线网络的多业务传输。
【关键词】无线异构网络 垂直切换 资源管理 带宽动态分配
1 概述
随着网络用户的日益增多，以及业务类型的日益增多，在移动用户相对密集的地方（通信热点地区），无线资源通常较其他区域更为短缺，用户对资源的竞争相对来讲更为激烈。在提高无线资源利用率的同时，保证业务的QoS成为一个重要的问题。其中实时业务具有较高的QoS要求，如何满足实时业务的要求是解决无线资源管理问题的难点[2-4]。联合无线资源控制能够实现无线资源的联合优化使用，完成网络间无线资源的协调管理，最优化无线资源的利用率。因此在垂直切换管理中，联合其他无线资源管理技术成为迫切需要采纳的技术[5]。
带宽资源既是决定用户怎么写作质量的重要因素之一，也是影响运营商利益最大化的关键因素。所以在垂直切换过程中，保障各个业务怎么写作质量的关键是高效的带宽资源管理方案[6-7]。基于此，本文提出一种联合带宽动态分配，准入控制的垂直切换算法，在保证怎么写作质量的前提下最优化网络中的资源利用率。
按照业务类型来划分，其中会话类属实时业务，交互类、后台类和流类属非实时业务。将这四种等级与上述的三种类型对应起来，具体如表1所示：
切换方案如图2所示，描述为：首先进行初始化，检测网络的负载情况和正在进行的业务信息，然后进行信息更新，更新所有业务的位置、移动速度、剩余怎么写作时间以及由呼叫终止等造成的带宽变化。业务到达后，统计该业务的相关信息，比如该业务来自哪个网络，业务类型是新呼还是切换等，根据业务类型区别对待，若是切换业务则进入切换控制模块，若是新呼业务则进入准接入控制模块，在接入控制的时候同时采用带宽动态分配方案，实现带宽的动态分配，在保证QoS的同时尽可能提高带宽利用率，进而提高网络资源的利用率。在准接入控制模块会造成带宽的变化，所以应及时将带宽信息反馈给信息更新模块，及时更新各个网络的信息。
（1）带宽借用方案
借用原则：第三类业务向第一类和第二类业务借用带宽，反之不成立。并且借用只能满足该业务的最小带宽要求。因为第一类业务对时延不敏感，所以在带宽借用时，首先将网络中以最大带宽运行的所有第一类业务降为平均带宽运行，如果满足借用要求，则借用成功，如果不满足要求，则向第二类业务进行带宽借用，将网络中正在以最大带宽运行的所有第二类业务降为平均带宽，如果还不满足借用带宽要求，则再次向第一类业务进行带宽借用，将网络中正在以平均带宽运行的所有第一类业务中降为最小带宽运行，若不满足要求，再向第二类业务借用带宽，将网络中正在以平均带宽运行的所有第二类业务中降为最小带宽，如果还不满足带宽借用要求，则借用失败。若借用成功，则返回业务需求最小带宽值，若借用失败，则返回0。带宽借用方案的流程图如图3所示：
（2）带宽补偿方案
带宽补偿是在业务由于正常原因或者非正常原因结束时，例如通话终止或发生掉话/阻塞时，系统回收可用带宽资源，对当前正在以最小带宽运行的一个或多个业务按照业务优先级进行补偿，使它们能够至少以平均带宽运行，提高网络整体怎么写作质量。
带宽补偿触发的机制是当网络中的可用带宽（Bα）达到一定的门限（可用总带宽的10%），该门限应该保证补偿后网络中的Bα不影响下一个业务的接入。因为语音业务对带宽波动比较敏感，而且占用带宽不大，所以在带宽补偿时候具有最高优先级，而第一类业务在借用算法中最先借出带宽，并且在网络重载情况下很可能长时间处于带宽借用状态，所以第一类业务在补偿机制中具有第二优先级，依次为视频业务和第二类业务。带宽补偿方案的流程如图4所示：
【关键词】无线异构网络 垂直切换 资源管理 带宽动态分配
1 概述
随着网络用户的日益增多，以及业务类型的日益增多，在移动用户相对密集的地方（通信热点地区），无线资源通常较其他区域更为短缺，用户对资源的竞争相对来讲更为激烈。在提高无线资源利用率的同时，保证业务的QoS成为一个重要的问题。其中实时业务具有较高的QoS要求，如何满足实时业务的要求是解决无线资源管理问题的难点[2-4]。联合无线资源控制能够实现无线资源的联合优化使用，完成网络间无线资源的协调管理，最优化无线资源的利用率。因此在垂直切换管理中，联合其他无线资源管理技术成为迫切需要采纳的技术[5]。
带宽资源既是决定用户怎么写作质量的重要因素之一，也是影响运营商利益最大化的关键因素。所以在垂直切换过程中，保障各个业务怎么写作质量的关键是高效的带宽资源管理方案[6-7]。基于此，本文提出一种联合带宽动态分配，准入控制的垂直切换算法，在保证怎么写作质量的前提下最优化网络中的资源利用率。
2 系统模型
本文采用WLAN和3G融合的异构无线网络作为论证基础环境，如图1所示。为简化模型，只考虑切换过程中的垂直切换。用户速度服从均匀分布，各个业务的呼叫到达率服从泊松分布，平均怎么写作时间服从指数分布。则呼叫到达率的概率密度函数为：3 联合无线资源管理的垂直切换算法
为了合理地设计联合资源管理，将业务按照对时延的敏感程度进行划分，分为三种类型。第一类对时延不敏感，第三类比较敏感，第二类是敏感程度介于二者之间。其次又细分为会话类、流类、交互类和后台类四个等级：会话类和流类对时延十分敏感，抖动都比较小，对误码率要求不高；交互类具有低误码率，响应时延小的特点，对其他时延和抖动要求不高；后台类对误码率要求低，对时延和抖动基本无要求。按照业务类型来划分，其中会话类属实时业务，交互类、后台类和流类属非实时业务。将这四种等级与上述的三种类型对应起来，具体如表1所示：
3.1 联合资源管理的垂直切换方案
在实时通信中，从用户角度考虑，中断正在进行的怎么写作比阻塞一个新的呼叫更让用户不满[8]，因此在准接入控制策略中，与新呼业务相比，切换业务被赋予更高的优先级。切换方案如图2所示，描述为：首先进行初始化，检测网络的负载情况和正在进行的业务信息，然后进行信息更新，更新所有业务的位置、移动速度、剩余怎么写作时间以及由呼叫终止等造成的带宽变化。业务到达后，统计该业务的相关信息，比如该业务来自哪个网络，业务类型是新呼还是切换等，根据业务类型区别对待，若是切换业务则进入切换控制模块，若是新呼业务则进入准接入控制模块，在接入控制的时候同时采用带宽动态分配方案，实现带宽的动态分配，在保证QoS的同时尽可能提高带宽利用率，进而提高网络资源的利用率。在准接入控制模块会造成带宽的变化，所以应及时将带宽信息反馈给信息更新模块，及时更新各个网络的信息。
3.2 带宽动态分配方案
根据不同业务的优先级，使资源分配有利于对网络性能要求高而适应性较差的话音业务。带宽动态分配方案主要由两个部分组成：带宽借用方案和带宽补偿方案。因为非实时的业务能够适应带宽的短时波动。所以实时业务可以向非实时业务借用带宽，而非实时业务不能向实时业务借用带宽。带宽补偿是根据网络的可接入业务和当前网络可得到的带宽来调整各个业务的带宽，在网络条件不变的情况下各个业务按照补偿之后的带宽完成通信。（1）带宽借用方案
借用原则：第三类业务向第一类和第二类业务借用带宽，反之不成立。并且借用只能满足该业务的最小带宽要求。因为第一类业务对时延不敏感，所以在带宽借用时，首先将网络中以最大带宽运行的所有第一类业务降为平均带宽运行，如果满足借用要求，则借用成功，如果不满足要求，则向第二类业务进行带宽借用，将网络中正在以最大带宽运行的所有第二类业务降为平均带宽，如果还不满足借用带宽要求，则再次向第一类业务进行带宽借用，将网络中正在以平均带宽运行的所有第一类业务中降为最小带宽运行，若不满足要求，再向第二类业务借用带宽，将网络中正在以平均带宽运行的所有第二类业务中降为最小带宽，如果还不满足带宽借用要求，则借用失败。若借用成功，则返回业务需求最小带宽值，若借用失败，则返回0。带宽借用方案的流程图如图3所示：
（2）带宽补偿方案
带宽补偿是在业务由于正常原因或者非正常原因结束时，例如通话终止或发生掉话/阻塞时，系统回收可用带宽资源，对当前正在以最小带宽运行的一个或多个业务按照业务优先级进行补偿，使它们能够至少以平均带宽运行，提高网络整体怎么写作质量。
带宽补偿触发的机制是当网络中的可用带宽（Bα）达到一定的门限（可用总带宽的10%），该门限应该保证补偿后网络中的Bα不影响下一个业务的接入。因为语音业务对带宽波动比较敏感，而且占用带宽不大，所以在带宽补偿时候具有最高优先级，而第一类业务在借用算法中最先借出带宽，并且在网络重载情况下很可能长时间处于带宽借用状态，所以第一类业务在补偿机制中具有第二优先级，依次为视频业务和第二类业务。带宽补偿方案的流程如图4所示：
3.3 区分业务类型垂直切换方案
根据业务类型及优先级采取不同的切换处理，在WLAN向3G方向发生切换时，因为实时业务对时延较敏感，对网络要求较高，所以先尝试以最大带宽（Bmax）进行切换，在网络可用带宽不能满足Bmax要求时，再依次尝试用平均带宽Bg和最小带宽Bmin切换，如果连Bmin都不能满足的时候，则进行带宽借用，如果借用成功则进行切换，否则将发生掉话。若是非实时业务，首先以Bg进行切换，如果网络可用带宽不能满足其Bmin要求时，因为在借用机制中非实时业务没有带宽借用的权利，所摘自：毕业论文文献格式www.udooo.com
以此时该业务只能发生掉话。切换结束的时候返回业务的掉话数。3G向WLAN方向发生切换主要是为享受高速数据传输，所以不会发生掉话，若WLAN只满足Bmin要求，因为3G也可以维持其Bmin要求，切换还会带来不必要的切换时延，则不必发生切换。但实时的语音业务对带宽要求不高，对时延比较敏感，所以不必为了获得更多的带宽而发生切换。而实时的视频会话业务由于占用带宽量较大，所以为了获得更高的带宽而选择接入WLAN，切换结束返回网络可用带宽。具体流程图如图5：摘自：毕业论文前言www.udooo.com