CN102244904B - 一种基于业务优先级的信道预留切换控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于业务优先级的信道预留切换控制方法，包括如下步骤：当前小区定时获取用户的位置信息；当用户移动到当前小区的边缘时，当前小区通知将要切换到的相邻小区；相邻小区根据自己信道的忙闲情况为不同用户基于业务优先级设置不同的预留信道；预留的信道不足时，紧急用户就采用完全抢占方式抢占低优先级用户的信道，低优先级用户进入排队队列等待调度。使用本发明方法，可以明显减小用户的切换失败率并保证紧急用户的切换性能，保证紧急通信业务的需要。

Description

一种基于业务优先级的信道预留切换控制方法

技术领域

本发明涉及空天网络中一种基于业务优先级的信道预留切换控制方法，为不同优先级业务动态预留不同的信道数，允许高优先级业务抢占低优先级业务信道。主要用于降低切换失败率，保证新呼叫用户的接通率，保证紧急用户切换性能，属于无线网络技术领域。

背景技术

空天信息网是由不同轨道上多种类型的卫星系统、临近空间平台、航空器和地面层设备按照信息资源的最大有效综合利用原则而有机构成的智能化体系，是一种陆、海、空、天的一体化网络系统。切换控制方法是空天网络资源管理的关键技术之一。在切换控制中，首先需要决定的是该不该切换以及应该在什么时候切换；其次是应该切换到哪个基站以及切换过程如何进行。如何降低切换的失败率并保证新呼叫用户的接通率及紧急用户的切换性能是切换控制方法研究的重点。

典型的空天网络切换控制策略主要有：无优先级策略、切换排队策略和信道预留策略。

1．在无优先权策略中，切换呼叫和原始呼叫同时申请空闲信道时，它们获得信道服务的可能性相同。当小区的所有信道都处于繁忙状态时，到达的原始呼叫和切换呼叫均不能获得信道，该策略的切换失败率比较高。

2．对切换请求进行排队是一种有效降低切换呼叫失败率的优化方法。切换排队策略的核心思想是对新用户和切换用户分别对待。对于新用户，如果基站没有足够的空闲信道，则拒绝接入；对于切换用户，如果基站信道资源能够满足其QoS要求，则立即接受该请求，否则就将该请求送入缓存区排队等待，并按照先到先服务的方法调度。如果队列缓存区已满，则拒绝该切换用户的接入。切换排队策略有效降低了切换呼叫失败率，但是当小区比较繁忙且切换请求较多时，切换呼叫失败率会变得比较高。

3．信道预留策略是专门预留一部分信道用于切换呼叫，甚至在新呼叫到达率很高时也为切换呼叫预留信道。当用户进入一个相邻小区时，将所预留的信道分配给该用户，同时释放其余小区预留的信道，并且在新的相邻小区内为该用户下一次可能的切换预留信道。该策略能在一定程度上降低切换失败率，但同时也使新呼叫阻塞率增加。

发明内容

本发明的目的是，提出一种空天网络的切换控制方法，能够降低用户的切换失败率，保证新呼叫用户的接通率，同时保证紧急用户的切换性能。   

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于业务优先级的信道预留切换控制方法，包括如下步骤：

步骤一，根据特殊情景，对用户和业务进行优先级的划分，用户分为紧急用户和普通用户；业务分为数据业务、视频流业务和呼叫语音业务，数据业务优先级最高、视频流业务优先级次之、呼叫语音业务优先级最低；

步骤二，对于网络中的用户，定时获取其速度、坐标等信息，计算其到达小区边界的时间；

步骤三，对于即将移动到相邻小区的用户，将用户信息通知相邻小区基站控制器，做好切换准备；

步骤四，每个小区基站均设置忙闲状态，并共享状态信息。根据相邻小区的忙闲状态，为紧急和普通用户设置不同的预留信道数；

步骤五，相邻小区查询信道使用情况并根据用户业务的等级为用户分配信道或抢占低优先级用户的信道；

步骤六，用户切换完毕，释放原小区信道资源。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

在步骤四中，为不同的用户动态预留不同的带宽。为普通用户预留的带宽是为紧急用户预留带宽的一部分。

根据用户和业务的优先级以及小区信道的使用情况，相邻小区对收到的切换请求的处理方式为：

如果小区空闲信道能够满足切换用户的信道需求，则以先到先服务的方式直接为切换用户分配信道；

如果小区处于繁忙状态，空闲信道不能满足切换用户的信道需求，则根据用户和业务的级别做出不同的反应。若为紧急用户，则为其分配预留的信道，当预留的信道仍不能满足切换用户的需求时，以完全抢占的方式抢占其他用户的低优先级业务；若为普通用户，当预留信道大于一定值时，为其分配预留信道，否则和其他用户进行协商，采用部分抢占的方式抢占其他用户低优先级业务的信道。

本发明方法提出了一种基于业务分级、信道预留和抢占的空天网络切换控制方法。通过使用本发明提出的方法，可以根据小区的繁忙情况为不同用户预留不同的信道，并允许高优先级业务对低优先级业务信道的抢占，可以在降低用户的切换失败率的同时保证新呼叫的接通率，保证紧急用户的切换性能。

附图说明

图1是传统的空天网络信道预留切换控制方法过程。

图2是改进后的空天网络切换控制方法。

图3是改进后的空天网络切换控制方法信道间关系。

图4是本发明的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1所示是传统的空天网络信道预留切换控制方法过程，小区基站控制器收到切换请求后，首先判断自己有无足够的空闲信道，如果有足够信道，则分配给切换用户，切换成功；如果没有则查看是否有足够的预留信道，如果有则切换成功，否则排队等待。图2则是运用了本发明提出的改进方法。两者比较可以发现，图2主要增加了设置预留信道、用户业务判断、选择切换方式的功能。

下面给出几个新增功能的具体说明。

设置预留信道：根据小区的忙闲状态，为紧急和普通用户设置不同的预留信道数。小区为紧急用户和普通用户预留的新的信道数量                                                

和

分别为：

                                      (1)

                              (2)

其中，和

分别表示符合

的紧急用户数和普通用户数，

和

分别为该小区原来为紧急用户和普通用户预留的信道数，

为除去预留信道以外的空闲信道数，

为小区总的信道数。

用户业务识别：根据需要用户分为紧急用户和普通用户，业务分为数据业务、视频流业务、语音流业务。

选择切换方式：根据用户和业务的类型以及信道的使用情况做出不同的切换反应。如图3所示，假设小区当前可用的信道数为C，系统中已占用信道数为

，用户请求的信道数为

，为普通用户预留的信道中的空闲信道为

，为紧急用户预留的信道中的空闲信道为

。

对于新产生呼叫，根据紧急业务和普通业务的优先级高低，先后接入。若呼叫请求的信道数

，则呼叫可以被接纳，否则呼叫被阻塞。

对于普通用户切换呼叫而言，当切换呼叫请求的信道数

时，切换呼叫可以被接纳，并先占用信道

，若其信道不够则再占用部分

的信道；否则小区通过对当前正在服务业务的协商，通过降低切换请求申请的带宽资源以及正在服务业务的带宽资源的方式进行切换；如果协商失败，则该切换请求将排队等待；在等待一定时间后若还未能获得信道，则该呼叫被中断。

对于紧急用户切换呼叫而言，可以使用相邻小区中所有的信道资源，当

时，呼叫可以被正常接纳，信道占用规则同普通业务切换呼叫；否则采用完全抢占方式抢占低优先级业务信道,被抢占的业务进入排队队列等待。

本发明方法利用上述功能模块，动态的为不同用户预留不用的信道数，同时根据用户和业务的级别和小区信道的忙闲情况做出分配空闲信道、分配预留信道、抢占信道的反应。如图4，本发明方法包含的具体流程为：

1用户接入一个小区，该小区定时获取用户的位置信息；

2用户移动到小区的边缘时，该小区的基站控制器向用户将要切换到的相邻小区发送切换请求；

3相邻小区根据自己信道的忙闲情况更新为普通用户和紧急用户预留的切换信道；

4相邻小区如果有足够的空闲信道，就分配给切换用户，匹配用户参数，切换成功；

5相邻小区如果没有足够的空闲信道，就分配相应的预留信道给用户；

6如果预留信道不能满足用户的需求，若是紧急用户切换，那么该用户可以抢占其他用户的低优先级业务；若是普通用户切换，那么该用户同其他低优先级业务协商，通过降低切换请求申请的带宽资源以及正在服务业务的带宽资源的方式进行切换；如果协商失败，则该切换请求将排队等待；在等待一定时间后若还未能获得信道，则该呼叫被中断；

7全过程结束。

以下是本发明的一个具体实施例。用户开始接入小区A，根据用户的移动，其将切换到相邻小区B。参照图4，工作工程如下：

1. 用户接入小区A，占用的信道数为

，小区A的基站控制器定时获取A的位置信息；

2. 小区A的基站控制器根据用户的位置信息计算其到达小区边界的时间，当小于一定阀值

时，小区A的基站控制器向相邻小区B的基站控制器发送切换请求，小区B做好切换准备；

3. 小区B的基站控制器收到切换请求后，根据小区内信道的忙闲情况按照公式（1）、（2）分别计算为紧急用户和普通用户预留的信道和

；

4. 如果小区B可用的信道

，则为用户分配信道，匹配用户参数，切换成功；否则可能出现5、6、7三种情况，以下进行逐一判断；

5. 当

时，新呼叫不能再获得信道，小区B为用户分配预留信道，切换成功；

6. 当时，若用户为紧急用户，则为用户分配预留信道，切换成功；若用户为普通用户，则该用户同其他普通用户低优先级业务协商，通过降低切换请求的信道数以及正在服务业务的带宽资源的方式进行切换；如果协商失败，则该切换请求将排队等待；在等待一定时间后若还未能获得信道，则该呼叫被中断；

7. 当

且

时，若用户为紧急用户，则为用户分配信道并抢占其他低优先级业务的信道资源，匹配用户参数，切换成功，被抢占的低优先级业务进入排队队列等候调度；若用户为普通用户，则切换规则同6；

8. 全过程结束。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于业务优先级的信道预留切换控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一，根据特殊情景，对用户和业务进行优先级的划分，用户分为紧急用户和普通用户；业务分为数据业务、视频流业务和呼叫语音业务，数据业务优先级最高、视频流业务优先级次之、呼叫语音业务优先级最低；

步骤二，对于网络中的用户，定时获取其速度、坐标等信息，按如下公式计算其到达当前小区边界时间t。

其中，

为到达的边界点坐标，

为用户的位置坐标，v为用户的移动速度；

步骤三，对于即将移动到相邻小区的用户，将用户信息通知相邻小区基站控制器，做好切换准备；

步骤四，每个小区基站均设置忙闲状态，并共享状态信息，根据相邻小区的忙闲状态，为紧急和普通用户设置不同的预留信道数，在相邻小区为紧急用户和普通用户预留的新的信道数量

和

分别为： 

其中，和

分别表示当前小区内符合

的紧急用户数和普通用户数，

和分别表示该相邻小区原来为紧急用户和普通用户预留的信道数量，

为相邻小区除去预留信道以外的空闲信道数，

为相邻小区总的信道数；

步骤五，相邻小区查询信道使用情况并根据用户业务的等级为用户分配信道或抢占低优先级用户的信道，根据相邻小区的信道使用情况为不同用户采用不同的切换策略，当相邻小区当前可用资源量时，切换用户按照先到达先服务的方式获得信道；当

时，新呼叫不能再获得信道，切换用户按照先到达先服务的方式获取信道；当

时，只有紧急用户的切换呼叫才能获得信道，匹配用户终端参数，登记用户信息，提示切换成功；

步骤六，用户切换完毕，释放原小区信道资源。

2.根据权利要求1所述的切换控制方法，其特征在于，当

时，普通用户与小区其他用户进行协商，采用部分抢占的方式抢占其他用户低优先级业务的信道。

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