[发明专利]基于认知无线电的终端群接入网切换网络侧控制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线区域网络优化技术领域，具体涉及一种面向负载均衡的认知无线电网络中终端群接入网(RAN，Radio Access Network)切换网络侧控制方法，可用于解决多个认知用户终端同时发出网络切换请求时，由于缺少协调而造成的基站拥堵以及某些用户终端的频繁网络切换问题。

背景技术

现有的大多数无线网络都是基于固定的频谱分配方案，即由相关政府部门将频段授权给持证人，允许其在一定地域范围内长期使用。据联邦通讯委员会(Federal Communication Commission，FCC)统计显示，相当大的无线授权频段未能充分利用，其时间地域使用率从15％到85％不等。随着近年来无线应用的井喷式增加使得对频谱资源的需求也急剧增长，但是可用的频谱资源却日趋紧张，为了缓解该状况，认知无线电技术应运而生，该技术通过充分利用使用率低的频段来满足日益增长的无线通信需求。

认知无线电通过智能感知周围的可用频段，间歇性地接入已授权频段来提高频谱利用率。具有认知功能的终端(Cognitive terminal)能够根据周围的无线电环境自适应地调整工作频率、调制方式和发射功率等参数，在不干扰授权用户通信的前提下与其共享频谱。但当某一频谱上出现授权用户或信道质量恶化时，认知终端需要改变工作频谱，也就是进行频谱的移动。

2004年11月第一个基于认知无线电的无线标准IEEE 802.22工作组成立，目标为：在不影响已有电视设备服务的前提下，使用广播电视频段为具有认知功能的非授权用户提供廉价的无线接入服务。IEEE802.22固定无线区域网络(WRAN)的市场定位为偏远或地形复杂的地区(这些区域铺设有线宽带通信系统非常困难，且开销也非常昂贵)，但适用范围并不局限于此，还包括单家庭住宅、多户住宅、SOHO、小型商行和校园等。

802.22系统工作在54-862MHz的VHF/UHF广播电视频段，是一种点到多点的网络，由一个基站(BS，Base Station)控制蜂窝小区内的多个用户设备(CPEs，Consumer Premise Equipments)的媒体接入，通过下行链路向CPEs传输数据，CPEs通过上行链路向BS做出应答。本发明所述基站皆对应于认知无线电网络体系结构中的次基站，即只能机会式占用授权频段的基站。在WRAN网络中，通信需求较密集的区域可通过多基站覆盖来提供通信保证，如图1所示，通过合理地频谱分配算法可以使这些基站工作在不同频段，从而避免干扰，因而对于处于该区域的CPEs来说，选择一个合适的蜂窝网络接入以尽可能地减少切换次数则显得至关重要。通常的网络选择都由两步构成：(1)CPE向信号较好的BS发出接入请求；(2)BS根据自身负载情况，简单地接受请求或拒绝请求。

当某个授权用户出现，接入同一BS的多个CPEs必须放弃对原频段的占用，切换到其他蜂窝网络。然而，当这些用户终端同时发出接入请求时，由于相互之间缺少协调，很可能会同时向同一个BS发出接入请求，造成该BS负载过重，从而导致一些CPEs的接入得不到响应，这些没有得到响应的CPEs不得不重新向其他BS发出接入请求。同样地，这些未得到响应的CPEs也可能同时向另一BS发出接入请求，造成后续BS的超载，这样就还会有CPEs继续进行接入请求，造成了网络切换的频繁发生，以及CPEs之间网络切换的不公平。即使多个CPEs的同时接入请求未能超越BS的能力范围，但如果这些CPEs都集中工作在一个频段范围，那么该频段范围的授权用户的出现也会造成大面积的网络切换。相反，如果这些CPEs均匀分布在各个BS之间，网络整体的切换概率则会减小很多。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于认知无线电的终端群接入网切换网络侧控制方法，减少了现有技术中无线网络频繁的网络切换，使得多个同时需要进行网络切换的CPEs能够更公平地接入到满足自身通信需求的网络中，该方法不仅适用于WRAN系统，也适用于多种接入网络并存的认知无线网络环境。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种基于认知无线电的终端群接入网切换网络侧控制方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)用户终端CPE(Customer-Premises Equipment)通过全向感知天线进行实时频谱检测分析，获得可接入网络列表；