1.算法描述
随着无线通信技术的飞速发展,为支持多种不同无线接入技术、不同系统间协作、不同业务类型及终端差异性等需求,未来的无线网络将是一种协作式的异构网络融合架构,这将给系统的无线资源管理带来新的变化与挑战。传统的无线资源管理技术,已不能很好地满足多制式异构蜂窝网络环境下的不同需求。为了解决异构网络间无线资源的协作管理与调度问题,联合接纳控制与垂直切换等技术引起了广泛研究与讨论。
联合接纳控制是一种集中式的接纳控制,多种RAT在相同的区域进行覆盖,形成了多RAT的网络结构。每一种无线接入技术RAT(Radio Access Technology)由若干个基站BS(Base Station)组成,每个BS根据需要,管理相应的多个小区,每个BS对所属的多个小区进行接纳控制,将网络信息上报到JAC实体,由JAC做出接纳判决。具体系统模型,如下图1所示:
上图1可知,由于各网络将业务请求转发到JAC控制实体中进行处理,同时JAC需要综合各网络的状况,来决定对该业务请求进行判决,是否能被接纳以及接纳到哪个网络,这种方法虽然能够实现多网络之间的资源优化合理使用,但该方法中每个业务请求向JAC实体进行转发,增加了业务请求的响应和处理时间,降低了用户体验。
根据终端位置信息,基站向终端提供网络带宽、时延等参数。以QoS最优化为目标确定能代表网络性能的属性量决策,通过选择几个比较重要的属性参数,属性层为影响网络选择的决定性因素:信号强度P、服务速率S、网络延迟D、网络的使用费用C,如图4.2所示,为各网络属性加权示意图:
垂直切换,主要是针对UE连接态时,经过切换测量,切换策略,对UE进行切换执行,切换到目标网络;如果超出则仿真结束,进行UE及小区更新,主要是周期性更新小区负载和UE位置方向、速度等信息;
仿真流程;如下图3所示:
垂直切换仿真流程说明:
垂直切换:分类统计切换失败次数、乒乓切换和short-stay切换次数,切换完成(切换接入成功)时,判断并统计乒乓。Short-stay切换次数;
2.仿真效果预览
matlab2022a仿真结果如下:
3.MATLAB核心程序
%移动设备必须经过的关键点 VP_ms = [-1000,500; %A -290,105; %B -20, 40; %C 0, 40; %D 20, 40; %E 250,120; %F 1200,800] ;%G type = 1;%业务类型:1:语音业务,2:数据业务,3:视频模型 %各个网络的接入,断开功率门限值 Rss_gsm_in = -50;%dbm Rss_gsm_out = -65;%dbm Rss_tds_in = -55;%dbm Rss_tds_out = -70;%dbm Rss_lte_in = -50;%dbm Rss_lte_out = -65;%dbm %定义用户运动的距离 Xp = 0; Yp = 0; %定义仿真时间参数 delta = 0.01; Time = 3; t = 0; %数组计数器 Ind = 0; Ind2 = 0; %接收功率、最大的传输速率、时延、费用价格 %其中接收功率为实测 POW_gsm = 0; Rb_gsm = 8; DLY_gsm = 40; MNY_gsm = 0.2; POW_tds = 0; Rb_tds = 1.28; DLY_tds = 20; MNY_tds = 0.3; POW_lte = 0; Rb_lte = 8; DLY_lte = 45; MNY_lte = 0.1; %接收功率、最大的传输速率、时延、费用价格 ViewS = 20;%减小消耗内存,采样显示结果 %定义分层矩阵 C = zeros(4,4); %% %场景的初始化 %X,Y为MB移动的路径,随着时间的变化而X,Y的变化值,用于循环仿真使用 [X,Y] = func_Simu_Scene(P_tds,P_lte,P_gsm,VP_ms,R_tds,R_lte,R_gsm,NUE); save My_Result\Simu_Scene.mat %% %主循环 %定义变量 Len = min(Time/delta,floor((length(X{UE_Spec})-Sp_ms)/Sp_ms)); %定义网络ID变量 ClK = zeros(Len,1); IDs = zeros(Len,3); RSS_tdss = zeros(Len,1); RSS_gsms = zeros(Len,1); RSS_ltes = zeros(Len,1); Networkcontribution_tdss = zeros(Len,1); Networkcontribution_gsms = zeros(Len,1); Networkcontribution_ltes = zeros(Len,1); IDs2 = zeros(Len,1); USER_SPACE = zeros(Len,NUE); %记录指定用户的切换情况 UE_Spec_NET = zeros(Len,1); STime = 1000;%蒙特卡洛循环次数 %主循环 %定义变量 for iii = 1:length(Sp_ms) Len = (Time/delta); %定义网络ID变量 tmp1 = 0; tmp2 = 0; for iii2 = 1:STime%各种速度仿真STime次,计算平均 iii iii2 t = 0; %数组计数器 Ind = 0; Ind2 = 0; RandStream.setDefaultStream(RandStream('mt19937ar','seed',iii2)); while (t < Time-delta ) t %计算时间 t = t + delta*Sp_ms(iii); Ind = Ind + Sp_ms(iii); Ind2 = Ind2 + 1; for Nj = 1:NUE %根据坐标位置,得到MB的当前区域,在一个小范围内,进行仿真, %根据坐标位置,得到MB的当前区域,在一个小范围内,进行仿真, if Ind2 == 1 Xp = 100*randn(1,1)-900; Yp = 0; else Xp = Xp + Sp_ms(iii); Yp = 0; end ddd = sqrt((Xp - P_tds(1))^2 + (Yp - P_tds(2))^2); if ddd >= 800 Xp = 100*randn(1,1)-900; Yp = 0; else Xp = Xp; Yp = 0; end %根据不同的区域,确定有几个网络 ID(:,Nj) = func_NET_ID(Xp,Yp,P_tds,P_lte,P_gsm,R_tds,R_lte,R_gsm); %计算RSS值 RSS_tds(Nj) = func_Rss_cal(Xp,Yp,Sp_ms(iii),P_tds,F_tds,t,Pow_tds,ISFAST); RSS_lte(Nj) = func_Rss_cal(Xp,Yp,Sp_ms(iii),P_lte,F_lte,t,Pow_lte,ISFAST); RSS_gsm(Nj) = func_Rss_cal(Xp,Yp,Sp_ms(iii),P_gsm,F_gsm,t,Pow_gsm,ISFAST); end %=========================================================================== %判断每一时刻的备选网络 %进行分层计算,这个根据业务模型的不同,而不同 %接收功率、最大的传输速率、时延、费用价格 %正常情况下,我们假设接收功率时变,而其他三个参数固定,从而进行实时计算网络贡献值 %这里,分层法的解W,我参考了另外一篇的做法,比较方便 if type == 1%语音业务,我们认为时延最重要 %接收功率、最大的传输速率、时延、费用价格 C=[1 5 1/7 3; 1/5 1 1/3 1/2; 7 3 1 2; 1/3 2 1/2 1]; end %计算权值W for i = 1:4 w2(i) = (C(i,1)*C(i,2)* C(i,3)* C(i,4))^0.25; end for i = 1:4 w(i) = w2(i)/sum(w2); end w1 = w(1); w2 = w(2); w3 = w(3); w4 = w(4); %注意,这里矩阵C的建立,具有一定的主观性,所以我就不设置了,你改下,就可以换别的业务模型进行仿真了 %注意,这里矩阵C的建立,具有一定的主观性,所以我就不设置了,你改下,就可以换别的业务模型进行仿真了 %计算网络贡献权值由上面的分层法计算得到 %接收功率、最大的传输速率、时延、费用价格 for Nj = 1:NUE %将功率dbm转换为标准功率w PP_tds(Nj) = 10^(RSS_tds(Nj)/20); PP_lte(Nj) = 10^(RSS_lte(Nj)/20); PP_gsm(Nj) = 10^(RSS_gsm(Nj)/20); %构成矩阵,并规划化 Rs = [PP_tds(Nj),Rb_tds,DLY_tds,MNY_tds; PP_lte(Nj),Rb_lte,DLY_lte,MNY_lte; PP_gsm(Nj),Rb_gsm,DLY_gsm,MNY_gsm]; [r,c] = size(Rs); for j = 1:c Mins = min(Rs(:,j)); Maxs = max(Rs(:,j)); for i = 1:r R(i,j) = (Rs(i,j)-Mins)/(Maxs); end end if ID(:,Nj) == [1,0,0]' Networkcontribution_tds(Nj) = w1*R(1,1) + w2*R(1,2) + w3*R(1,3) + w4*R(1,4); Networkcontribution_lte(Nj) = 0; Networkcontribution_gsm(Nj) = 0; elseif ID(:,Nj) == [0,2,0]' Networkcontribution_tds(Nj) = 0; Networkcontribution_lte(Nj) = w1*R(2,1) + w2*R(2,2) + w3*R(2,3) + w4*R(2,4); Networkcontribution_gsm(Nj) = 0; elseif ID(:,Nj) == [0,0,3]' Networkcontribution_tds(Nj) = 0; Networkcontribution_lte(Nj) = 0; Networkcontribution_gsm(Nj) = w1*R(3,1) + w2*R(3,2) + w3*R(3,3) + w4*R(3,4); elseif ID(:,Nj) == [1,2,0]' Networkcontribution_tds(Nj) = w1*R(1,1) + w2*R(1,2) + w3*R(1,3) + w4*R(1,4); Networkcontribution_lte(Nj) = w1*R(2,1) + w2*R(2,2) + w3*R(2,3) + w4*R(2,4); Networkcontribution_gsm(Nj) = 0; elseif ID(:,Nj) == [1,0,3]' Networkcontribution_tds(Nj) = w1*R(1,1) + w2*R(1,2) + w3*R(1,3) + w4*R(1,4); Networkcontribution_lte(Nj) = 0; Networkcontribution_gsm(Nj) = w1*R(3,1) + w2*R(3,2) + w3*R(3,3) + w4*R(3,4); elseif ID(:,Nj) == [0,2,3]' Networkcontribution_tds(Nj) = 0; Networkcontribution_lte(Nj) = w1*R(2,1) + w2*R(2,2) + w3*R(2,3) + w4*R(2,4); Networkcontribution_gsm(Nj) = w1*R(3,1) + w2*R(3,2) + w3*R(3,3) + w4*R(3,4); elseif ID(:,Nj) == [1,2,3]' Networkcontribution_tds(Nj) = w1*R(1,1) + w2*R(1,2) + w3*R(1,3) + w4*R(1,4); Networkcontribution_lte(Nj) = w1*R(2,1) + w2*R(2,2) + w3*R(2,3) + w4*R(2,4); Networkcontribution_gsm(Nj) = w1*R(3,1) + w2*R(3,2) + w3*R(3,3) + w4*R(3,4); else Networkcontribution_tds(Nj) = 0; Networkcontribution_lte(Nj) = 0; Networkcontribution_gsm(Nj) = 0; end end %初始化UE驻留网络,根据RSS值,来初始化驻留小区网络 if Ind2 <= 1 for Nj = 1:NUE [V,I] = max([Networkcontribution_tds(Nj),Networkcontribution_lte(Nj),Networkcontribution_gsm(Nj)]); USER_SPACE(Ind2,Nj) = I; end UE_Spec_NET(Ind2) = USER_SPACE(Ind2,UE_Spec); else %=========================================================================== %接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制 %接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制%接纳控制 %STEP1:检查当前网络是否处于重负载状态 %计算各个网络中用户个数 tmps = USER_SPACE(Ind2-1,:); Num_tds = length(find(tmps == 1)); Num_lte = length(find(tmps == 2)); Num_gsm = length(find(tmps == 3)); %指定分析用户将要切入的网络 UE_Spec_ID = USER_SPACE(Ind2,UE_Spec); isfull = 0;%初始,小区没有饱和 %判断该小区是否满负荷 if UE_Spec_ID == 1 if Num_tds >= Nfull_tds;isfull = 1;else;isfull = 0; end; end if UE_Spec_ID == 2 if Num_lte >= Nfull_lte;isfull = 1;else;isfull = 0; end; end if UE_Spec_ID == 3 if Num_gsm >= Nfull_gsm;isfull = 1;else;isfull = 0; end; end %如果否,则接纳该用户,即可以进行接纳其接入,即可以垂直切换 if isfull == 0 [V2,I2] = max([Networkcontribution_tds(UE_Spec),Networkcontribution_lte(UE_Spec),Networkcontribution_gsm(UE_Spec)]); UE_Spec_NET(Ind2) = I2; else %如果是,系统检查当前网络是否有可用容量 UE_Spec_ID = USER_SPACE(Ind2-1,UE_Spec); isfull2 = 0;%初始,小区没有饱和 %判断该小区是否满负荷 if UE_Spec_ID == 1 if Num_tds >= Nfull_tds;isfull2 = 1;else;isfull2 = 0; end; end if UE_Spec_ID == 2 if Num_lte >= Nfull_lte;isfull2 = 1;else;isfull2 = 0; end; end if UE_Spec_ID == 3 if Num_gsm >= Nfull_gsm;isfull2 = 1;else;isfull2 = 0; end; end if isfull2 == 1%如果没有,则拒绝该用户的接入请求 UE_Spec_NET(Ind2) = -inf;%负无穷,表示拒绝接入 else UE_Spec_NET(Ind2) = UE_Spec_NET(Ind2-1); end end end %将每次循环的结果进行保存 ClK(Ind2) = t-delta; IDs(Ind2,1) = ID(1,UE_Spec); IDs(Ind2,2) = ID(2,UE_Spec); IDs(Ind2,3) = ID(3,UE_Spec); RSS_tdss(Ind2) = RSS_tds(UE_Spec); RSS_ltes(Ind2) = RSS_lte(UE_Spec); RSS_gsms(Ind2) = RSS_gsm(UE_Spec); Networkcontribution_tdss(Ind2) = Networkcontribution_tds(UE_Spec); Networkcontribution_ltes(Ind2) = Networkcontribution_lte(UE_Spec); Networkcontribution_gsms(Ind2) = Networkcontribution_gsm(UE_Spec); IDs2(Ind2) = UE_Spec_NET(Ind2); %统计直接RSS方法的切换次数 [Vss,Iss] = max([RSS_tds(UE_Spec),RSS_lte(UE_Spec),RSS_gsm(UE_Spec)]); IDs3(Ind2) = Iss; if Ind2 > 2 & abs(IDs3(Ind2) - IDs3(Ind2-1)) > 0 tmp1 = tmp1 + 1; end %统计垂直切换策略的切换次数 if Ind2 > 2 & abs(IDs2(Ind2) - IDs2(Ind2-1)) > 0 tmp2 = tmp2 + 1; end end end N1(iii) = tmp1/STime; N2(iii) = tmp2/STime; end figure; plot(Sp_ms,N1,'k-o'); xlabel('Speed'); ylabel('切换次数'); grid on; hold on plot(Sp_ms,N2,'k-s'); xlabel('Speed'); ylabel('切换次数'); grid on; hold on legend('多属性策略JAC算法','半分布式JAC算法'); 01_091_
标签:Nj,Networkcontribution,UE,matlab,lte,tds,gsm,JAC,分布式 From: https://www.cnblogs.com/51matlab/p/17064512.html