基于用戶投標的資源綜合利用方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于用戶投標的資源綜合利用方法及系統(tǒng)，其中系統(tǒng)包括：基站信息模塊，基站信息模塊部署在蜂窩網服務網關上，基站信息模塊用于實時收集用戶投標信息和用戶數據消費信息；網絡資源配置模塊，網絡資源配置模塊部署在無線局域網交換機上，網絡資源配置模塊用于根據用戶投標信息和用戶數據消費信息計算最優(yōu)資源分配，并將最優(yōu)資源分配的認證信息發(fā)送給多個用戶終端；以及熱點控制模塊，熱點控制模塊部署在無線局域網交換機上，熱點控制模塊用于根據認證信息對多個用戶終端接入到無線局域網進行認證。根據本發(fā)明的系統(tǒng)，通過數據卸載實現蜂窩網和無線局域網的資源整合，可以有效緩解蜂窩網擁塞，提高運營商的綜合利潤。
【專利說明】基于用戶投標的資源綜合利用方法及系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信【技術領域】，特別涉及一種基于用戶投標的資源綜合利用方法 及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]無線通信技術是人類實現移動通信的基礎，蜂窩網絡、無線局域網、無線城域網等 技術的發(fā)展為用戶提供了多種多樣的移動接入方式。在成功的商業(yè)化運營下，蜂窩網絡成 為覆蓋范圍最廣的無線接入方式，也成為用戶接入移動互聯網的主要方式。相比之下，無線 局域網由于覆蓋范圍有限，更適合于用戶相對靜止的接入場景。隨著智能移動設備和移動 互聯網應用的發(fā)展，用戶的移動數據需求增長迅速，并將持續(xù)增長，而蜂窩網所利用的頻譜 資源有限，且蜂窩網^基站的部署成本較高，很難通過簡單地增加基站部署來滿足需求。與此 相比，無線局域網采用公用頻段，接入點部署成本低廉，因此獲得了廣泛部署，并得到了幾 乎所有智^移動設備的支持。用戶移動通信的場景多種多樣，因此無線局域網成為輔助蜂 窩網實現高質量移動數據傳輸的一種重要的接入技術。
[0003]通過蜂窩網傳輸的數據轉移到無線局域網稱之為蜂窩網數據卸載?，F有的蜂窩網 數據卸載，通常是基于第三方無線局域網，實現運營商蜂窩網數據卸載。現有方案存在如下 幾點缺陷：
[0004] α)在盡心數據卸載時第三方無線局域網往往利用空閑資源為移動用戶提供數據 接入服務，但這些空閑資源沒有固定保障，無法保證用戶服務質量。
[0005] (2)將移動用戶的數據卸載到第三方無線局域網上，用戶數據安全存在很大隱患。
[0006] ⑶運營商需要為眾多的第三方熱點部署網絡接入調度模塊，可行性很低。
【發(fā)明內容】
[0007]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。
[0008]為此，本發(fā)明一方面提供一種基于用戶投標的資源綜合利用系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以 解決蜂窩網擁塞，運營商的綜合利潤低等問題。
[0009] 本發(fā)明另一方面提供一種基于用戶投標的資源綜合利用方法。
[0010]有鑒于此，本發(fā)明一方面的實施例提出一種基于用戶投標的資源綜合利用系統(tǒng)， 包括：基站信息模塊，所述基站信息模塊部署在蜂窩網服務網關上，所述基站信息模塊用 于實時收集用戶投標信息和用戶數據消費信息；網絡資源配置模塊，所述網絡資源配置模 塊部署在無線局域網交換機上，所述網絡資源配置模塊用于根據所述用戶投標信息和所述 用戶數據消費信息計算最優(yōu)資源分配，并將所述最優(yōu)資源分配的認證信息發(fā)送給多個用戶 終端；以及熱點控制模塊，所述熱點控制模塊部署在無線局域網交換機上，所述熱點控制模 塊用于根據所述認證信息對所述多個用戶終端接入到所述無線局域網進行認證。
[0011] 根據本發(fā)明的系統(tǒng)，通過蜂窩網的動態(tài)負載信息，動態(tài)的實現蜂窩網數據卸載，綜 合利用蜂窩網資源和無線局域網資源，為用戶提供更高質量的移動數據服務。由于可以實 現用戶的真實報價和資源的最優(yōu)配置，在保證服務質量的前提下實現了運營商的利潤最大 化，有效地提高資源利用效率，且可行性高。
[0012] 本發(fā)明的方案中，所述網絡資源配置模塊還用于將所計算的最優(yōu)資源分配結果發(fā) 送給所述基站信息模塊和所述熱點控制模塊，并且所述基站信息模塊和所述熱點控制模塊 分別將所述認證信息發(fā)送至用戶終端和無線局域網熱點，以將所述用戶終端接入到無線局 域網。
[0013] 本發(fā)明的方案中，所述網絡資源配置模塊通過事件觸發(fā)和時間觸發(fā)的混合觸發(fā)機 制進行所述最優(yōu)資源分配。
[0014] 本發(fā)明的方案中，在所述混合觸發(fā)機制中，所述網絡資源配置模塊通過蜂窩網擁 塞成本函數和數據卸載的激勵成本計算得到所述最優(yōu)資源分配。
[0015] 本發(fā)明的方案中，所述網絡資源配置模塊通過如下方式計算所述最優(yōu)資源分配， 假設根據所述投標信息的大小排列的前i個用戶被卸載到無線局域網時的無線局域網的 數據價格為b i+1，運營商的卸載總成本為cr = q：(/fe,Q)+c|，當Ck+1彡ck時的（k，bk+1)為所 述最優(yōu)資源分配，并所述最優(yōu)資源分配的結果所對應的前k個用戶加載到無線局域網，其 中，CUcj為前i個用戶的蜂窩網擁塞成本函數，C|為前i個用戶的數據卸載的激勵成 本，lb為基站負載，c b為基站容量。
[0016] 本發(fā)明另一方面的實施例提出一種基于用戶投標的資源綜合利用方法，該方法包 括以下步驟：信息獲取步驟，實時收集用戶投標信息和用戶數據消費信息；計算步驟，根據 所述用戶投標信息和所述用戶數據消費信息計算最優(yōu)資源分配，并將所述最優(yōu)資源分配的 認證信息發(fā)送給多個用戶終端；以及認證步驟，根據所述認證信息對所述多個用戶終端接 入到所述無線局域網進行認證。
[0017] 根據本發(fā)明的方法，通過蜂窩網的動態(tài)負載信息，動態(tài)的實現蜂窩網數據卸載，綜 合利用蜂窩網資源和無線局域網資源，為用戶提供更高質量的移動數據服務。由于可以實 現用戶的真實報價和資源的最優(yōu)配置，在保證服務質量的前提下實現了運營商的利潤最大 化，有效地提高資源利用效率，且可行性高。
[0018] 本發(fā)明的方案中，所述計算步驟具體為將所計算的最優(yōu)資源分配結果發(fā)送給所述 基站信息模塊和所述熱點控制模塊，并且所述基站信息模塊和所述熱點控制模塊分別將所 述認證信息發(fā)送至用戶終端和無線局域網熱點，以將所述用戶終端接入到無線局域網。
[0019] 本發(fā)明的方案中，在所述計算步驟總通過事件觸發(fā)和時間觸發(fā)的混合觸發(fā)機制進 行所述最優(yōu)資源分配。
[0020] 本發(fā)明的方案中，在所述混合觸發(fā)機制中，通過蜂窩網擁塞成本函數和數據卸載 的激勵成本計算得到所述最優(yōu)資源分配。
[0021] 本發(fā)明的方案中，通過如下方式計算所述最優(yōu)資源分配，假設根據所述投標信息 的大小排列的前i個用戶被卸載到無線局域網時的無線局域網的數據價格為b i+1，運營商 的卸載總成本為d = Ct(/A,CA) + < ,當ck+1彡Ck時的（k，bk+1)為所述最優(yōu)資源分配，并所述 最優(yōu)資源分配的結果所對應的前k個用戶加載到無線局域網，其中，為前i個用戶 的蜂窩網擁塞成本函數，< 為前i個用戶的數據卸載的激勵成本，lb為基站負載，cb為基站 容量。
[0022]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0024]圖1為根據本發(fā)明一個實施例的基于用戶投標的資源綜合利用系統(tǒng)的結構框圖； [0025]圖2為根據本發(fā)明一個實施例的網絡資源配置模塊的工作示意圖；以及 [0026]圖3為根據本發(fā)明一個實施例的基于節(jié)點冗余性的休眠機制示意圖。
【具體實施方式】 [0027]
[0028]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同 或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描 述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0029] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語"中心"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、"前"、 "后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內"、"外"等指示的方位或位置關系為基于 附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所 指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā) 明的限制。此外，術語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要 性。
[0030]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語"安裝"、"相 連"、"連接"應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可 以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是 兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本 發(fā)明中的具體含義。
[0031] 圖1為根據本發(fā)明一個實施例的基于用戶投標的資源綜合利用系統(tǒng)的結構框圖。 如圖1所示，根據本發(fā)明一個實施例的基于用戶投標的資源綜合利用系統(tǒng)包括：基站信息 模塊100、網絡資源配置模塊200和熱點控制模塊300。
[0032] 具體地，基站信息模塊100基站信息模塊100部署在蜂窩網服務網關上，基站信息 模塊100用于實時收集用戶投標信息和用戶數據消費信息。網絡資源配置模塊200網絡資 源配置模塊200部署在無線局域網交換機上，網絡資源配置模塊200用于根據用戶投標信 息和用戶數據消費信息計算最優(yōu)資源分配，并將最優(yōu)資源分配的認證信息發(fā)送給多個用戶 終端。熱點控制模塊300熱點控制模塊300部署在無線局域網交換機上，熱點控制模塊300 用于根據認證信息對多個用戶終端接入到無線局域網進行認證。
[0033] 在本發(fā)明的一個實施例中，網絡資源配置模塊200還用于將所計算的最優(yōu)資源分 配結果發(fā)送給基站信息模塊100和熱點控制模塊300,并且基站信息模塊100和熱點控制模 塊300分別將認證信息發(fā)送至用戶終端和無線局域網熱點，以將用戶終端接入到無線局域 網。
[0034] 在本發(fā)明的一個實施例中，網絡資源配置模塊200通過事件觸發(fā)和時間觸發(fā)的混 合觸發(fā)機制進行最優(yōu)資源分配。在混合觸發(fā)機制中，網絡資源配置模塊200通過蜂窩網擁 塞成本函y和數據卸載P激勵成本計算得到最優(yōu)資源分配。其中通過如下方式計算最優(yōu)資 源分配，假設根據投標信息的大小排列的前i個用戶被卸載到無線局域網時的無線局域網 的數據價格為b i+1，運營商的卸載總成本為(^=6(//^;1)+(:〗，當 (^1彡(^時的0^^+1)為 最優(yōu)資源分配，并將最優(yōu)資源分配的結果所對應的前k個用戶加載到無線局域網。
[0035]本發(fā)明通過如下步驟實現資源的綜合利用。
[0036]步驟S1，在蜂窩網絡的服務網關上部署基站信息模塊1〇〇,該模塊以tb為周期動 態(tài)獲取各基站的負載情況，如某基站負載為lb，基站容量為Cb。當需要對蜂窩網絡數據進 行卸載時，基站信息模塊100要獲取連接該基站的用戶投標值 （bi, b2,...，bn)，并從運營商 數據庫獲取用戶數據服務消費信息，作為優(yōu)化利潤的數據基礎。
[0037]步驟S2,根據用戶投標信息和用戶數據消費信息計算最優(yōu)資源分配，并將最優(yōu)資 源分配的認證信息發(fā)送給多個用戶終端。
[0038]圖2為根據本發(fā)明一個實施例的網絡資源配置模塊200的工作示意圖。如圖2所 示，運營商在無線局域網交換機上部署網絡資源配置模塊200,該模塊收集來自基站信息模 塊100的基站負載信息、用戶投標信息和用戶數據服務消費信息，同時收集來自交換機的 無線局域網用戶連接信息。
[0039]運營商動態(tài)地對蜂窩網資源和無線局域網資源在用戶中進行分配，這種分配采用 混合觸發(fā)機制，包括事件觸發(fā)和時間觸發(fā)。事件觸發(fā)的依據是基站負載lb和基站容量cb， 當l b>acb時，動態(tài)分配被觸發(fā)，其中系數a的值由運營商設定。為了保證基站資源被充分利 用，又不至于頻繁進行動態(tài)分配，引入時間觸發(fā)機制，即每隔周期 t。進行一次動態(tài)分配，其 中tQ的值也由運營商設定。事件觸發(fā)和時間觸發(fā)同時有效，互不影響。每次動態(tài)分配進行 如下操作，一是決定哪些用戶的數據將被卸載到無線局域網，二是決定這些用戶使用無線 局域網的價格。為了實現最優(yōu)的資源分配，實現運營商利潤最大化，引入運營商的蜂窩網擁 塞成本函數(；(l b，cb)和數據卸載的激勵成本Q，其中擁塞成本指由于過多的數據負載給蜂 窩網帶來的擁塞成本，激勵成本指將用戶卸載到無線局域網之后，新的數據價格所引起的 運營商收入的減少。
[0040] 將連接到特定蜂窩網中處于無線局域網覆蓋范圍內的用戶和己經連接到無線局 域網的用戶根據投標值的大小進行排序，可以表示為bi > b2 > 多bn。
[0041]假設i表示上述排序中的前i個用戶被卸載到無線局域網，此時無線局域網的 數據價格為bi+1，運營商的卸載總成本為Γ'。:從i = 1開始，計算d，直到 Ck+1彡Ck時停止，（k，bk+i)就是最后的資源分配結果，即前 k個用戶被卸載到無線局域網，此 時無線局域網的價格為bi+1。再將認證信息發(fā)送給前k個用戶終端，以用于連接到無線局域 網，其中，為》為前i個用戶的蜂窩網擁塞成本函數，g為前1個用戶的數據卸載的激 勵成本，lb為基站負載，cb為基站容量。
[0042] 步驟S3,根據資源分配結果控制蜂窩網和無線局域網的動態(tài)接入。
[0043] 具體地，在無線局域網交換機上部署熱點控制模塊300,該模塊實時收集連接到無 線局域網的用戶信息，并將該信息發(fā)送給網絡資源配置模塊200。在網絡資源配置模塊2〇〇 完成資源分配后，由熱點控制模塊300將認證信息發(fā)送給各熱點，配合用戶終端收到的認 證信息完成用戶接入無線局域網的認證。
[0044]運營商可通過調整事件觸發(fā)參數α (即基站負載超過容量的α倍時啟動數據卸 載）和時間觸發(fā)周期tQ(即每次資源分配完成之后開始計時，t(|時間之后進行下一次資源 分配）等以達到最優(yōu)效果。
[0045]下面以圖2中的網絡資源配置模塊的工作示意圖，以圖3中的場景為例進行進一 步說明。如圖3所示，5個用戶（1-5)接入同一個蜂窩網基站，并使用數據服務。在某個時 間點，該基站的負載超過了運營商設定的閾值，或者距上次網絡資源動態(tài)分配己經過去了 設定的周期，即滿足事件觸發(fā)條件或時間觸發(fā)條件，網絡資源配置模塊2〇〇啟動本次網絡 資源配置過程。首先，網絡資源配置模塊200向熱點控制模塊 300發(fā)出請求，獲取用戶連接 熱點的情況。其次，向基站信息模塊100發(fā)出請求，獲取用戶投標信息和用戶數據消費信 息。
[0046] 獲取必需信息后，網絡資源配置模塊200開始計算最優(yōu)資源配置。首先，根據投標 值對5個用戶進行排序，假設排序結果為2、 5、1、3、4。假設將前1名用戶（即用戶2)卸載 到無線局域網，此時無線局域網的價格為第2名用戶（即用戶5)的投標值，計算這種情況 下的運營商總成本，包括蜂窩網擁塞成本和激勵成本。然后，若前2名用戶卸載到無線局域 網，再次計算總成本，以此類推，直到計算出前k+Ι名用戶卸載后的總成本要高于前k名用 戶卸載的總成本，假設此例中k = 2,即最優(yōu)配置結果就是前2名用戶（即用戶2和5)卸載 到無線局域網，無線局域網價格為第3名用戶（即用戶1)的投標值。通過上述最優(yōu)資源配 置機制可以實現了運營商利潤最大化和用戶的自覺真實報價，使得社會福利最大。
[0047] 在獲取最優(yōu)資源配置結果后，網絡資源配置模塊200將配置結果發(fā)送給熱點控制 器和基站信息模塊100。熱點控制器將認證信息發(fā)給無線局域網熱點，基站信息模塊100將 認證信息發(fā)送給將被卸載的用戶終端，用戶終端和熱點通過交互認證信息實現網絡接入。 當滿足觸發(fā)條件時，重復上述過程。
[0048] 本發(fā)明通過蜂窩網的動態(tài)負載信息，動態(tài)的實現蜂窩網數據卸載，綜合利用蜂窩 網資源和無線局域網資源，為用戶提供更高質量的移動數據服務。由于可以實現用戶的真 實報價和資源的最優(yōu)配置，在保證服務質量的前提下實現了運營商的利潤最大化，有效地 提高資源利用效率，且可行性高。
[0049] 盡管上面已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例 性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨 的情況下在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1. 一種基于用戶投標的資源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，包括： 基站信息模塊，所述基站信息模塊部署在蜂窩網服務網關上，所述基站信息模塊用于 實時收集用戶投標信息和用戶數據消費信息； 網絡資源配置模塊，所述網絡資源配置模塊部署在無線局域網交換機上，所述網絡資 源配置模塊用于根據所述用戶投標信息和所述用戶數據消費信息計算最優(yōu)資源分配，并將 所述最優(yōu)資源分配的認證信息發(fā)送給多個用戶終端；以及 熱點控制模塊，所述熱點控制模塊部署在無線局域網交換機上，所述熱點控制模塊用 于根據所述認證信息對所述多個用戶終端接入到所述無線局域網進行認證。
2. 如權利要求1所述的基于用戶投標的資源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，所述網絡資 源配置模塊還用于將所計算的最優(yōu)資源分配結果發(fā)送給所述基站信息模塊和所述熱點控 制模塊，并且所述基站信息模塊和所述熱點控制模塊分別將所述認證信息發(fā)送至用戶終端 和無線局域網熱點，以將所述用戶終端接入到無線局域網。
3. 如權利要求1所述的基于用戶投標的資源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，所述網絡資 源配置模塊通過事件觸發(fā)和時間觸發(fā)的混合觸發(fā)機制進行所述最優(yōu)資源分配。
4. 如權利要求3所述的基于用戶投標的資源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，在所述混合 觸發(fā)機制中，所述網絡資源配置模塊通過蜂窩網擁塞成本函數和數據卸載的激勵成本計算 得到所述最優(yōu)資源分配。
5. 如權利要求1-4中任一項所述的基于用戶投標的資源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述網絡資源配置模塊通過如下方式計算所述最優(yōu)資源分配，假設根據所述投標信息的大 小排列的前i個用戶被卸載到無線局域網時的無線局域網的數據價格為bi+1，運營商的卸 載總成本為
》當Ck+1彡Ck時的（k，bk+1)為所述最優(yōu)資源分配，并所述最 優(yōu)資源分配的結果所對應的前k個用戶加載到無線局域網，其中，￠:1?,?)為前i個用戶的 蜂窩網擁塞成本函數，G為前i個用戶的數據卸載的激勵成本，Ib為基站負載，Cb為基站容 量。
6. -種基于用戶投標的資源綜合利用方法，其特征在于，包括以下步驟： 信息獲取步驟，實時收集用戶投標信息和用戶數據消費信息； 計算步驟，根據所述用戶投標信息和所述用戶數據消費信息計算最優(yōu)資源分配，并將 所述最優(yōu)資源分配的認證信息發(fā)送給多個用戶終端；以及 認證步驟，根據所述認證信息對所述多個用戶終端接入到所述無線局域網進行認證。
7. 如權利要求6所述的基于用戶投標的資源綜合利用方法，其特征在于，所述計算步 驟具體為將所計算的最優(yōu)資源分配結果發(fā)送給所述基站信息模塊和所述熱點控制模塊，并 且所述基站信息模塊和所述熱點控制模塊分別將所述認證信息發(fā)送至用戶終端和無線局 域網熱點，以將所述用戶終端接入到無線局域網。
8. 如權利要求6所述的基于用戶投標的資源綜合利用方法，其特征在于，在所述計算 步驟總通過事件觸發(fā)和時間觸發(fā)的混合觸發(fā)機制進行所述最優(yōu)資源分配。
9. 如權利要求8所述的基于用戶投標的資源綜合利用方法，其特征在于，在所述混合 觸發(fā)機制中，通過蜂窩網擁塞成本函數和數據卸載的激勵成本計算得到所述最優(yōu)資源分 配。
10.如權利要求6-9中任一項所述的基于用戶投標的資源綜合利用方法，其特征在 于，通過如下方式計算所述最優(yōu)資源分配，假設根據所述投標信息的大小排列的前i個 用戶被卸載到無線局域網時的無線局域網的數據價格為bi+1，運營商的卸載總成本為
，當Ck+1彡Ck時的（k，bk+1)為所述最優(yōu)資源分配，并所述最優(yōu)資源分配 的結果所對應的前k個用戶加載到無線局域網，其中，0(4,Cft)為前i個用戶的蜂窩網擁塞 成本函數，Cl為前i個用戶的數據卸載的激勵成本，Ib為基站負載，Cb為基站容量。
【文檔編號】H04W72/04GK104244352SQ201410256807
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權日:2014年6月10日
【發(fā)明者】徐恪, 鐘宜峰, 劉昕, 劉亞霄 申請人:清華大學