[发明专利]一种灵活的室内网络架构设计及资源配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域，具体涉及超密集网络中的资源配置与自主化移动管理，合理的图形结构以及移动边缘计算领域。

背景技术

为保证更高通信速率和更好的通信质量，减小小区半径，提高频谱资源的空间复用率，以及提高单位面积的传输能力是必然的技术需求。在现有的无线通信系统中,减小小区半径是通过小区分裂的方式完成的。但由于小区的覆盖范围不断变小，最优站点的位置难以得到，小区进一步分裂难以实施，因此只能通过增加低功率节点数量的方式提升系统容量,因此形成了超密集部署的网络架构。在超密集异构网络中，网络的密集化为终端UE提供了更大的带宽和更高的数据速率，但由于无线接入点AP(Access Point)的数量剧增，可能会导致频繁的AP重分配等问题。

现有的AP资源重分配主要分三个阶段：发现新AP阶段、认证阶段和重连接阶段。在第一阶段，UE通过主动搜索或被动搜索周围APs发出的信标帧信号，并选择向信号强度最大的AP发出连接请求。在第二阶段，为了能够进行网络的交互，UE和AP必须首先交换认证信息。在第三阶段，UE向新AP发出重新建立连接请求，如果新AP接受该请求并对UE作出反应，UE则与新AP建立链路，通过新的路径进行通信。由此，每一个阶段都占用一定的时间，而且在该过程中，UE不能进行数据收发，可能会造成通信的中断或者发往旧AP链路上的数据包丢失，影响传输的服务质量(QoS)。因此，使得现有的室内网络架构存在网络延迟大，灵活性低，移动速率有待提高等问题，需要一种灵活的网络结构与资源配置方法。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种灵活的室内网络架构设计及资源配置方法，该方法利用双规则几何的半结构化异构网络模型对演进型无线接入点E-APs进行部署，并对其进行合理的资源配置与移动管理。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种灵活的室内网络架构设计及资源配置方法，该方法包括以下步骤：

1)采用双规则几何的半结构化异构网络模型对E-APs进行部署，实现一种室内的软件定义的异构蜂窝网络的扩展模式；

2)采集移动UE信息，建立E-APs之间的转移概率矩阵，进行合理的资源配置与自主化的移动管理，实现UE与网络的无缝连接。

进一步的，所述步骤1)中利用双规则几何的半结构化异构网络模型对E-APs进行部署具体为：为提高频谱资源的空间复用率，以及单位面积的传输能力，实现一种灵活的室内网络设计，本发明方法引入超密集部署的、低功耗的、低成本的、采用双规则几何状分布的演进型无线接入点E-APs。这里的双规则几何可以为双圆环，双矩形等。在每平方公里无线接入点密度相同的条件下，双(层)规则几何下各个E-APs间的最小欧式距离将大于单(层)规则几何。在室内覆盖空间比较小场合，本半结构化网络拓扑可以退化为单(层)规则几何。特别地，当采用三维无线部署时，双(层)规则几何比单(层)规则几何具有更好的适应性。与三层以上规则几何比较，双(层)规则具有良好的网络部署复杂度。简言之，本半结构化网络拓扑不同于现有结构化的宏蜂窝系统的结构，不同于商用的mesh网络结构，也不同于更具有随机拓扑特点的Ad hoc网络结构。

进一步的，所述步骤1)中一种室内的软件定义的异构蜂窝网络的扩展模式具体为：E-APs部署是一种由SDN中心式控制的，对室外蜂窝网络进行灵活扩展的室内网络架构方法。E-APs初始化为休眠状态，SDN中心控制功能实体根据移动边缘计算结果控制其休眠与激活状态，以减少功率消耗，实现一种软件定义的扩展网络设计。

进一步的，所述步骤2)中实时采集移动UE信息具体为：E-APs能够与其它环境感知传感器如手势识别传感器等联合使用，可以利用低功耗雷达感知周围移动UE的位置等信息。由移动边缘计算进行网络边缘感知，进行UE与E-APs之间的欧式距离和路径增益等计算。

进一步的，所述步骤2)建立E-APs之间的转移概率矩阵，进行合理的资源配置具体为：根据马尔科夫过程，结合E-APs的速率期望，建立优化的转移概率矩阵，目的是根据不同UE的当前服务E-AP去预测UE下一个可能到达的目标E-AP，以实现对E-APs的合理配置。

进一步的，所述步骤2)中自主化的移动管理，实现UE与网络的无缝连接具体为：考虑一种室内的大量移动设备通信应用，如医院、厂房等室内机器人安全监控、物流配送等移动场景。根据预测结果，由中心式的SDN控制器提前激活相应E-AP，并分配给移动UE，完成一次E-APs配置，实现UE与网络的无缝连接。