一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。在該方法中采用了網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)測模塊、網(wǎng)絡(luò)選擇模塊、切換判決模塊、切換執(zhí)行模塊；網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)測模塊實時監(jiān)測并收集候選網(wǎng)絡(luò)資源信息，為網(wǎng)絡(luò)選擇模塊和切換判決模塊提供數(shù)據(jù)來源；在網(wǎng)絡(luò)切換階段，網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)測模塊主要對業(yè)務(wù)接入、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進行檢測；切換判決模塊主要應用于切換申請的判決，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測模塊提供的當前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和業(yè)務(wù)情況信息，對切換申請進行優(yōu)先級排序，并按照優(yōu)先級進行切換判決；切換判決后進入切換執(zhí)行模塊按序進行切換執(zhí)行。本發(fā)明在垂直切換過程充分考慮不同業(yè)務(wù)切換申請的優(yōu)先級，按照優(yōu)先級進行切換執(zhí)行，保障了不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。
【專利說明】
-種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動通信技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的接入技術(shù)應運而生，但是目前還沒有 一種接入網(wǎng)絡(luò)能夠完全滿足用戶大覆蓋范圍、高移動性支撐、高帶寬、低時延和低丟包等要 求，不同接入網(wǎng)絡(luò)各有優(yōu)勢，適用的場合也不同，彼此難W取代，而僅使用單個網(wǎng)絡(luò)無法滿 足多樣化寬帶業(yè)務(wù)的需求。因此，未來移動通信發(fā)展趨勢必將是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合、彼此聯(lián)通。 但是在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的環(huán)境中、在終端不斷移動的情況下要實現(xiàn)多種無線接入技術(shù)間無縫 平滑地傳送實時的、寬帶多媒體業(yè)務(wù)及多樣化應用，同時提高各種異構(gòu)接入網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合資 源利用率，還面臨著諸多的技術(shù)挑戰(zhàn)。其中垂直切換就是必須要解決的關(guān)鍵問題之一，其是 保障移動過程中業(yè)務(wù)連續(xù)性的前提。
[0003] 近年來，在研究垂直切換的領(lǐng)域中已有一系列技術(shù)方案成型，主要可W分為W下 幾類：1)基于單一屬性的切換判決算法。該類算法的最大特點是采用單一因子進行切換判 決。在進行切換前，預先設(shè)置了屬性閥值，通過將當前屬性值與預設(shè)閥值進行比較判斷，進 而執(zhí)行切換決策。
【發(fā)明人】選取的切換判決屬性主要有:接收信號強度、信噪比、信號與干擾 加噪聲比等。2)基于多屬性的切換判決算法。多屬性決策(MADM)通過對多個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行 處理分析，綜合考慮不同參數(shù)對目標網(wǎng)絡(luò)選擇的影響，針對每一參數(shù)設(shè)置權(quán)值。多屬性決策 算法多使用在目標網(wǎng)絡(luò)選擇中，典型的算法有:基于簡單加權(quán)和法(SAW)的垂直切換算法； 基于層次分析法(ΑΗΡ)算法;基于逼近理想值排序法(T0PSIS)的切換算法;灰色關(guān)聯(lián)分析法 (GRA)等。3)基于人工智能的切換判決算法。目前應用于垂直切換算法中較為典型的人工智 能算法有：基于模糊邏輯(Fuz巧Logic,FL)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Neural化twork,順)等。4)基于成 本函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)選擇算法。該類算法將經(jīng)濟學中成本收益應用于垂直切換算法中，將網(wǎng)絡(luò)參 數(shù)分成了成本和效用類，計算切換過程中的收益和代價。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)的不足：用戶終端通過垂直切換，始終保持業(yè)務(wù)在最優(yōu)或較優(yōu)網(wǎng)絡(luò)中運 行，在很大程度上提高了用戶體驗。但是在人群密集處，多個用戶終端同時提出切換申請至 同一最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)時，由于網(wǎng)絡(luò)資源的有限性，假如網(wǎng)絡(luò)側(cè)同時滿足所有的切換申請，將導致網(wǎng) 絡(luò)擁塞，影響網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。而用戶側(cè)由于服務(wù)質(zhì)量不能得到滿足，采用多次 迭代選擇最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)也將影響網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量，例如導致網(wǎng)絡(luò)時延增大、丟包率增加等。
[0005] 因此，在資源有限、多業(yè)務(wù)競爭的情況，如何進行切換調(diào)度和資源分配成為了異構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)資源管理研究的重要部分。在面臨多個業(yè)務(wù)同時發(fā)出切換申請時，需要綜合考慮用戶 側(cè)需求和網(wǎng)絡(luò)側(cè)資源狀況，通過用戶側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)聯(lián)合控制切換過程，將有效提高網(wǎng)絡(luò)資源 的利用率和用戶體驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法，該方 法針對多業(yè)務(wù)同時進行切換的情形，從網(wǎng)絡(luò)側(cè)對終端用戶的切換申請進行動態(tài)優(yōu)先級判 決，按照優(yōu)先級進行切換申請的準許或拒絕。
[0007] 為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0008] -種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法，在該方法中采用了網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)測模塊、 網(wǎng)絡(luò)選擇模塊、切換判決模塊、切換執(zhí)行模塊;網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)測模塊實時監(jiān)測并收集候選網(wǎng)絡(luò) 資源信息，為網(wǎng)絡(luò)選擇模塊和切換判決模塊提供數(shù)據(jù)來源;在網(wǎng)絡(luò)切換階段，網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)測 模塊主要對業(yè)務(wù)接入、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進行檢測;切換判決模塊主要應用于切換申請的判決，并根 據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測模塊提供的當前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和業(yè)務(wù)情況信息，對切換申請進行優(yōu)先級排序，并按 照優(yōu)先級進行切換判決;切換判決后進入切換執(zhí)行模塊按序進行切換執(zhí)行;具體包括W下 步驟：
[0009] S1:候選網(wǎng)絡(luò)選擇:綜合考慮不同業(yè)務(wù)的選網(wǎng)要求和網(wǎng)絡(luò)成本，通過基于簡單加權(quán) 和法算法計算出候選網(wǎng)絡(luò)效用函數(shù)，并W此為依據(jù)選擇目標網(wǎng)絡(luò)進行切換，其計算方法如 下：
[0010]
[0011] 式中，戈表的是網(wǎng)絡(luò)參數(shù)j的權(quán)重，gu代表了候選網(wǎng)絡(luò)i的第j個參數(shù)的歸一化 值，F(xiàn)i代表了網(wǎng)絡(luò)i的效用值，F(xiàn)best表示的是效用值最大的備選網(wǎng)絡(luò)；
[0012] S2:采用基于優(yōu)先級的切換判決機制進行網(wǎng)絡(luò)切換判決。
[OOU] 進一步，所述步驟S1包括；
[0014] S11:通過賭值法對網(wǎng)絡(luò)權(quán)重進行求取；
[0015] S12:針對不同業(yè)務(wù)類型，用模糊層次邏輯方法分別求取判決參數(shù)權(quán)重；
[0016] S13:綜合權(quán)重求??；
[0017] S14:候選網(wǎng)絡(luò)選擇。
[0018] 進一步，所述步驟S11具體包括：
[0019] Sill:從網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)控模塊中得到候選網(wǎng)絡(luò)的實際性能參數(shù)指標集；
[0020] S112:對收集到的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行歸一化處理，不同類型的參數(shù)歸一化方法計算方 式不同，分別設(shè)計了效益型、成本型參數(shù)的歸一化函數(shù)；
[0021] 效益型參數(shù)(RSS、B)歸一化計算式：
[0022] 式中g(shù)i徒示的是網(wǎng)絡(luò)i中的參數(shù)j的歸一化值，XI功候選網(wǎng)絡(luò)的實際性能參數(shù)指 標集，為候選網(wǎng)絡(luò)中實際性能參數(shù)j的最大值，xVn為候選網(wǎng)絡(luò)中實際性能參數(shù)j的最小 值
[0023] 成本型參數(shù)(D、J、PR)歸一化計算式
[0024] 式中g(shù)u表示的是網(wǎng)絡(luò)i中的參數(shù)j的歸一化值，XI功候選網(wǎng)絡(luò)的實際性能參數(shù)指 標集，為候選網(wǎng)絡(luò)中實際性能參數(shù)j的最大值，xVn為候選網(wǎng)絡(luò)中實際性能參數(shù)j的最小 值
[0025] S113:通過對各個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行歸一化處理后，得到關(guān)于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的標準評估矩 陣G:
[0026]
[0027] S114:通過賭值法對參數(shù)j的賭值進行求取，其計算公式如下所示
[0028] 其中馬代表的是標號為i的網(wǎng)絡(luò)第j項參數(shù)指標占該參數(shù)指標的比重，其計算公式 如下所示：
[0029]
[0030] S115:根據(jù)各網(wǎng)絡(luò)參數(shù)賭值Ei，分別求取其所占的權(quán)重公式如下：
[0031]
[0032] S116:則通過賭值法的計算得到的不同參數(shù)的權(quán)重為：
[0033] 進一步，所述步驟S12具體包括：
[0034] S121:建立層次結(jié)構(gòu)圖，對目標問題層次化分析;主要分為3層：目標層、準則層W 及方案層；目標層是從多個候選網(wǎng)絡(luò)中分析得到一個最優(yōu)網(wǎng)絡(luò);準則層是時延、丟包率等五 個極具代表性的網(wǎng)絡(luò)參數(shù);方案層為備選網(wǎng)絡(luò)；
[0035] S122:構(gòu)建模糊互補判斷矩陣:通過因素間相對重要程度進行相互比較，得到準則 層中各參數(shù)之間的相對重要量化值矩陣，即模糊互補判斷矩陣R=(ru)nxn，ru表示的是參 數(shù)間的相對重要值；
[0036] S123:計算不同參數(shù)的權(quán)重Wi:
[0037]
[003引S124:通過各個參數(shù)的權(quán)重值，得到權(quán)重向量W=(Wi，W2,. . .，Wn)T，其牛 > 0(i = l ,2,. . . ,η)；
[0039] S125:構(gòu)建模糊矩陣R的特征矩陣W*=(Wij)nXn:
[0040]
[0041] S126:在求得特征矩陣r后，進行矩陣的相容性計算；
[0042] S127:如果計算得到的相容性值1(3，^〇^1'，則可判定矩陣為一致矩陣，反之需要 重新求取模糊矩陣R= (ru)nxn，一般設(shè)置Τ = 0.1;
[0043] S128:建立模糊一致判斷矩陣：
[0044]對模糊互補判斷矩陣R=(ru)nxn分別按行求和、按列求和，分別記為ri、n:
[0049] 得到模糊一致判斷矩陣F : F = ( f ij )ηΧη
[0050] S129:通過上一步驟可w計算得到不同網(wǎng)絡(luò)參數(shù)在業(yè)務(wù)s選網(wǎng)時所占的比重，并得 到不同參數(shù)的權(quán)重值：

[0054] S1210:根據(jù)模糊層次分析算法的各業(yè)務(wù)類型的模糊判決矩陣進行計算和相關(guān)處 理，可得到四類業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)權(quán)重值。
[0055] 進一步，所述步驟S13具體包括:求取綜合權(quán)重，利用經(jīng)濟學中群決策的思想，求取 步驟S11與步驟S12的聯(lián)合權(quán)重作為最后權(quán)重，綜合權(quán)重求取公式如下：
[0化6]
[0057]將向量WEM，WP胃代入上式，可W得到各個參數(shù)綜合權(quán)重:W=[WRSS，WB，WD，WJ，WPR]。 [005引進一步，所述步驟S2具體包括：
[0059] S21:在進行切換判決時，網(wǎng)絡(luò)側(cè)首先判斷該切換申請是否屬于群組業(yè)務(wù)；當網(wǎng)絡(luò) 側(cè)判定提出切換申請的業(yè)務(wù)不屬于群組業(yè)務(wù)，則采用先到先服務(wù)的判決方式進行切換執(zhí) 行;當業(yè)務(wù)屬于群組業(yè)務(wù)時，對切換申請進行優(yōu)先級判定；
[0060] S22:定義動態(tài)優(yōu)先級：終端側(cè)在提出切換申請時，不同用戶終端所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 及發(fā)出切換申請的時間不盡相同，為保證終端側(cè)的良好用戶體驗，需要在切換申請的生存 時間內(nèi)對申請做出響應(允許切換或者拒絕切換）；通過對切換申請生存時間和其當前所處 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行切換申請優(yōu)先級的判決：
[0061] Fi'j(t)=afF(i，j，t)+i3fD(iJ，t)
[0062] 其中，α+β=1，設(shè)置 α = β = 〇.5。
[0063] 進一步，所述步驟S22具體包括：
[0064] S221:網(wǎng)絡(luò)效用值的計算:在步驟S1中得到網(wǎng)絡(luò)參數(shù)權(quán)重，可W求得終端業(yè)務(wù)當前 運行的網(wǎng)絡(luò)效用值Fn及目標網(wǎng)絡(luò)效用值Ftarget，F(xiàn)n值越小，從另一方面表明了終端業(yè)務(wù)在當 前網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的惡劣程度;那么終端業(yè)務(wù)所處網(wǎng)絡(luò)變差的惡劣程度，可w用
表示;因此F值越大，代表此時業(yè)務(wù)切換的迫切性越強;所W得到的網(wǎng)絡(luò)效用函數(shù)如下所示：
[00 化]
[0066] S222:切換生存時延判斷的優(yōu)先級函數(shù):設(shè)定ta時刻代表終端側(cè)發(fā)出切換申請的 時間，1表示該申請的生存時延，那么在時刻ta+1之前，該切換申請必須被處理；
[0067] 設(shè)定時間D = 2/31為切換申請的最大等待時延，在超過等待時延后切換申請未被 執(zhí)行時，終端側(cè)立即選用候選網(wǎng)絡(luò)中效用值第二大的網(wǎng)絡(luò)作為目標網(wǎng)絡(luò)進行切換，并且由 于此時切換申請的生存時延較小，將其切換優(yōu)先級調(diào)整到最高，作為緊急業(yè)務(wù)進行處理;切 換申請的剩余時間越小，其切換申請的優(yōu)先級更高，運樣可W減少切換業(yè)務(wù)的等待時延;切 換生存時延判斷的優(yōu)先級函數(shù)如下所示：
[006引
[0069] 綜合考慮步驟S221及步驟S222,所得到的切換申請優(yōu)先級函數(shù)如下所示：
[0070]
[0071] 本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明參考了經(jīng)濟學中群決策思想，從主觀方法、客觀方 法對垂直切換進行分析，選取了對業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量影響較大的五個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行分析，采用 賭值法與模糊層次分析法對判決因子進行權(quán)重求取，并根據(jù)各個候選網(wǎng)絡(luò)的效用值選取備 選網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)資源有限的情況下，多業(yè)務(wù)同時發(fā)出切換申請時，在垂直切換過程充分考慮 不同業(yè)務(wù)切換申請的優(yōu)先級，按照優(yōu)先級進行切換執(zhí)行，保障了不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。
【附圖說明】
[0072] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行 說明：
[0073] 圖1為本發(fā)明所述的基于多模終端垂直切換判決算法的架構(gòu)框圖；
[0074] 圖2為本發(fā)明所述的基于多模終端的垂直切換判決算法流程圖。
【具體實施方式】
[0075] 下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0076] 圖1為本發(fā)明所述的基于多模終端垂直切換判決算法的架構(gòu)框圖，圖2為本發(fā)明所 述的基于多模終端的垂直切換判決算法流程圖，如圖所示，包括W下步驟：
[0077] 步驟1)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)指標選取，3GPP將移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分成了四大類:會話類、流媒體 類、交互類、背景類。
[0078] 其中，會話類業(yè)務(wù)通常是實時業(yè)務(wù)，例如語音、視頻會議等，其對時延的要求相對 較高，而對誤碼率的要求并不高。對于會話類業(yè)務(wù)，如果低時延的要求不能得到保障，將嚴 重影響業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。對于背景類和交互類業(yè)務(wù)而言，時延、抖動對其的影響很低。對交 互類業(yè)務(wù)而言，更多的是要求較低的誤碼率，其主要應用在交互類業(yè)務(wù)上，例如網(wǎng)頁瀏覽等 業(yè)務(wù);而背景類業(yè)務(wù)，對誤碼率、時延、抖動的強制性要求較低，其主要應用在后臺下載等業(yè) 務(wù)上，文件下載、郵件發(fā)送等業(yè)務(wù)是其具體應用代表。流媒體類業(yè)務(wù)，屬于非實時業(yè)務(wù)，更多 的是單向進行傳輸，其大數(shù)據(jù)量傳輸非常依賴于較高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，對于時延、抖動、丟包率 的要求并不高。
[0079] 針對不同業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)性能的不同要求，本實施例選取了最能體現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)性能的 五個參數(shù)指標，逐個分析其對不同移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)QoS的影響程度：1.接收信號強度(RSS);在 進行無線通信時，鏈路質(zhì)量可W通過RSS來直接體現(xiàn)。2.帶寬(Bandwi化h，B);會話類業(yè)務(wù)對 于帶寬的需求較低，但是對于流媒體、背景類業(yè)務(wù)而言，帶寬對其的服務(wù)質(zhì)量有著至關(guān)重要 的影響，例如下載業(yè)務(wù)，高帶寬下的數(shù)據(jù)高速傳輸將帶來用戶體驗的提升。3.傳輸時延 (Delay，D);會話類、交互類業(yè)務(wù)對于時延有著較高要求，例如在語音通話中，低時延是通話 質(zhì)量一個重要衡量指標;而對于流媒體類、背景類業(yè)務(wù)而言，由于業(yè)務(wù)多為單向傳輸，因此 時延對其影響較小。4.抖動(Jittery，J);當進行業(yè)務(wù)傳輸時，如果抖動值過大，將對業(yè)務(wù)的 服務(wù)質(zhì)量產(chǎn)生惡劣影響，尤其是在流媒體、會話類中體現(xiàn)尤為明顯。過高的抖動容易造成對 聲音、圖像等可視聽業(yè)務(wù)的失真，而對于交互類、背景類運種非感官型業(yè)務(wù)而言，抖動的影 響程度小。5.丟包率(Packet-loss Rate,PR);低丟包率是保障數(shù)據(jù)完整的前提，因此在交 互類、背景類業(yè)務(wù)中，丟包率指標重要程度高于時延、抖動。W視頻業(yè)務(wù)為代表的流媒體類 業(yè)務(wù)及W語音業(yè)務(wù)為代表的會話類業(yè)務(wù)，在丟包率上要求相對較低，部分數(shù)據(jù)包的丟失并 不會嚴重影響到運類業(yè)務(wù)的感官體驗。
[0080] 終端側(cè)在發(fā)生切換時，通過收集候選網(wǎng)絡(luò)的實際性能參數(shù)指標，得到候選網(wǎng)絡(luò)的 實際性能參數(shù)指標集Xu，如表1所示：
[0081] 表1候選網(wǎng)絡(luò)實際性能參數(shù)
[0082]
[0083] 步驟2)網(wǎng)絡(luò)綜合權(quán)重求取。W業(yè)務(wù)為基本切換單位，充分考慮業(yè)務(wù)的個性化需求， 從主觀、客觀兩個方面共同對各個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的權(quán)重進行求取。客觀方面選取了基于賭值法 求取權(quán)重;主觀方面采用的是模糊層次邏輯分析法進行權(quán)重計算。參照經(jīng)濟學中的群決策 思想，聯(lián)合賭值法、模糊層次分析法求得最終權(quán)重。
[0084] 其中，步驟2-1)判決因素歸一化。在不同網(wǎng)絡(luò)中，各個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的取值范圍不同， 加大了參數(shù)綜合評估的難度。為了保證得到網(wǎng)絡(luò)效用的公平有效性，需要對收集到的網(wǎng)絡(luò) 參數(shù)進行歸一化處理，從而消除網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間的差異。不同網(wǎng)絡(luò)參數(shù)給網(wǎng)絡(luò)效用帶來的影 響存在差異，部分參數(shù)為網(wǎng)絡(luò)帶來正面影響，當參數(shù)變大時反映了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量正在優(yōu)化，可W 提升網(wǎng)絡(luò)得分和服務(wù)能力，例如可用帶寬、信號強度等;而部分參數(shù)則代表著網(wǎng)絡(luò)性能變差 的程度，當參數(shù)值增加則反映了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量正在變差，例如時延、丟包率等。針對不同參數(shù)對 反映網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量影響，需要設(shè)置不同的歸一化函數(shù)。通常
【發(fā)明人】將信號強度、丟包率等網(wǎng)絡(luò)參 數(shù)分成了兩種類型:效益型和成本型。正面反映網(wǎng)絡(luò)性能的參數(shù)歸納為收益型，反之為成本 型。不同類型的參數(shù)歸一化方法計算方式不同，分別設(shè)計了效益型、成本型參數(shù)的歸一化函 數(shù)。
[00化]效益型參數(shù)(RSS、B)歸一化計算式：
[0086]
[0087]成本型參數(shù)(D、J、PR)歸一化計算式：
[008引
[0089] 式中hu表示的是網(wǎng)絡(luò)i中的參數(shù)j的歸一化值。
[0090] 通過對各個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行歸一化處理后，得到關(guān)于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的標準評估矩陣G:
[0091]
[0092] 步驟2-2)通過賭值法對參數(shù)j的賭值進行求取，其計算公式如下所示：
[0093]
[0094] 其中泛，代表的是標號為i的網(wǎng)絡(luò)第j項參數(shù)指標占該參數(shù)指標的比重，其計算公式 如下所示：
[0095]
[0096] 根據(jù)各網(wǎng)絡(luò)參數(shù)賭值Ei，分別求取其所占的權(quán)重公式如下：
[0097]
[009引則通過賭值法的計算得到的不同參數(shù)的權(quán)重為：
[0099] 步驟2-3)針對不同業(yè)務(wù)類型，用模糊層次邏輯方法分別求取判決參數(shù)權(quán)重。建立 層次結(jié)構(gòu)圖，對目標問題層次化分析。主要分為3層：目標層、準則層W及方案層。目標層是 從多個候選網(wǎng)絡(luò)中分析得到一個最優(yōu)網(wǎng)絡(luò);準則層是時延、丟包率等五個極具代表性的網(wǎng) 絡(luò)參數(shù);方案層為備選網(wǎng)絡(luò)。
[0100] 進一步，構(gòu)建模糊互補判斷矩陣。
[0101] 通過因素間相對重要程度進行相互比較，參照0.1-0.9標度法(如表2所示），得到 準則層中各參數(shù)之間的相對重要量化值矩陣，即模糊互補判斷矩陣R=(ru)nxn，ru表示的 是參數(shù)間的相對重要值。
[0102] 表2 0.1-0.9標度法
[0103]
[0104] 進一步，計算不同參數(shù)的權(quán)重Wi:
[0105]
[0106] 通過各個參數(shù)的權(quán)重值，得到權(quán)重向量W=(Wi，W2，. . .，Wn)T，其4
?Wi>0 (i -1,2,...,η)。
[0107] 構(gòu)建模糊矩陣R的特征矩陣W*=(Wu)nXn:
[010 引
[0109] 在求得特征矩陣r后，進行矩陣的相容性計算
[0110] 如果計算得到的相容性值I(R，W^^ T，則可判定矩陣為一致矩陣，反之需要重新 求取模糊矩陣R = (rij)nXn，一般設(shè)置Τ = 0.1。
[0111] 進一步，建立模糊一致判斷矩陣
[0112] 對模糊互補判斷矩陣R=(ru)nxn分別按行求和、按列求和，分別記為ri、n:
[011引在求得ri、n后，進行如下步驟：
[0116]
[0117]得到模糊一致判斷矩陣F:
[0"引 F=(fij)nXn
[0119] 通過該步驟可W計算得到不同網(wǎng)絡(luò)參數(shù)在業(yè)務(wù)S選網(wǎng)時所占的比重，并得到不同 參數(shù)的權(quán)重值。
[0120]
[0121] 其中
[0122]
[0123]進一步，按照模糊層次分析算法的思想，針對不同業(yè)務(wù)的需求對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行了 分析，并計算得到了四類業(yè)務(wù)的模糊互補判決矩陣如下所示：
[0128]根據(jù)模糊層次分析算法對四類業(yè)務(wù)的模糊判決矩陣進行了計算和相關(guān)處理，最終 得到了四類業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)權(quán)重值，如下所示：
[0132]
[0133] 步驟2-3)綜合權(quán)重求取。利用經(jīng)濟學中群決策的思想，求取步驟2-1)與步驟2-2) 的聯(lián)合權(quán)重作為最后權(quán)重。綜合權(quán)重求取公式：
[0134]
[01對將向量WEM，W?P代入上式，可W得到各個參數(shù)綜合權(quán)重:W=[WRSS，WB，WD，W1,WPR]
[0136] 步驟3)目標網(wǎng)絡(luò)求取。綜合考慮不同業(yè)務(wù)的選網(wǎng)要求和網(wǎng)絡(luò)成本，通過基于簡單 加權(quán)和法算法可W計算出候選網(wǎng)絡(luò)效用函數(shù)，并W此為依據(jù)選擇目標網(wǎng)絡(luò)進行切換，其計 算方法如下：
[0137]
[0138] 式中，戈表的是網(wǎng)絡(luò)參數(shù)j的權(quán)重，gu代表了候選網(wǎng)絡(luò)i的第j個參數(shù)的歸一化 值，F(xiàn)i代表了網(wǎng)絡(luò)i的效用值，F(xiàn)best表示的是效用值最大的備選網(wǎng)絡(luò)。
[0139] 步驟4)切換申請優(yōu)先級排序。當用戶終端發(fā)出切換申請，請求入網(wǎng)時，將向目標網(wǎng) 絡(luò)發(fā)出切換申請數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包中包括了 W下幾種信息:業(yè)務(wù)類型、帶寬需求等信息。網(wǎng)絡(luò) 側(cè)切換申請緩存器接收到切換申請數(shù)據(jù)包時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測模塊得到的信息，對切換申請 的優(yōu)先級進行判決，按照優(yōu)先級進行切換。
[0140] 步驟4-1)在進行切換判決時，網(wǎng)絡(luò)側(cè)首先判斷該切換申請是否屬于群組業(yè)務(wù)。當 網(wǎng)絡(luò)側(cè)判定提出切換申請的業(yè)務(wù)不屬于群組業(yè)務(wù)，則采用先到先服務(wù)的判決方式進行切換 執(zhí)行。當業(yè)務(wù)屬于群組業(yè)務(wù)時，對切換申請進行優(yōu)先級判定。
[0141] 進一步，步驟4-2)定義動態(tài)優(yōu)先級:終端側(cè)在提出切換申請時，不同用戶終端所處 的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及發(fā)出切換申請的時間不盡相同，為保證終端側(cè)的良好用戶體驗，需要在切換 申請的生存時間內(nèi)對申請做出響應(允許切換或者拒絕切換）。因此，本發(fā)明通過對切換申 請生存時間和其當前所處網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行切換申請優(yōu)先級的判決。
[0142] Fi'j(t)=afF(i, j,t)+0fD(i, j，t)
[0143] 其中，α+β=ι，在本發(fā)明中設(shè)置α = β = 〇.5。
[0144] 進一步，步驟4-3)網(wǎng)絡(luò)效用值的計算。在步驟3)中得到網(wǎng)絡(luò)參數(shù)權(quán)重，可W求得終 端業(yè)務(wù)當前運行的網(wǎng)絡(luò)效用值Fn及目標網(wǎng)絡(luò)效用值FtargetnFN值越小，從另一方面表明了終 端業(yè)務(wù)在當前網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的惡劣程度。那么終端業(yè)務(wù)所處網(wǎng)絡(luò)變差的惡劣程度，可W用
表示。因此F值越大，代表此時業(yè)務(wù)切換的迫切性越強。所W得到的網(wǎng)絡(luò)效用 函數(shù)如下所示：
[0145]
[0146] 步驟4-4)切換生存時延判斷的優(yōu)先級函數(shù)。設(shè)定ta時刻代表終端側(cè)發(fā)出切換申請 的時間，1表示該申請的生存時延，那么在時刻ta+1之前，該切換申請必須被處理。
[0147]進一步，本發(fā)明設(shè)置了切換判決最終時刻，設(shè)定時間D = 2/31為切換申請的最大等 待時延，在超過等待時延后切換申請未被執(zhí)行時，終端側(cè)立即選用候選網(wǎng)絡(luò)中效用值第二 大的網(wǎng)絡(luò)作為目標網(wǎng)絡(luò)進行切換，并且由于此時切換申請的生存時延較小，將其切換優(yōu)先 級調(diào)整到最高，作為緊急業(yè)務(wù)進行處理。切換申請的剩余時間越小，其切換申請的優(yōu)先級更 高，運樣可W減少切換業(yè)務(wù)的等待時延。因此，切換生存時延判斷的優(yōu)先級函數(shù)如下所示：
[014 引
[0149] 進一步，綜合考慮步驟4-3)及步驟4-4)，本發(fā)明所得到的切換申請優(yōu)先級函數(shù)如 下所示：
[0150]
[0151] 步驟5)切換執(zhí)行。按照步驟4)中求取的切換申請優(yōu)先級函數(shù)，進行切換執(zhí)行。
[0152] 最后說明的是，W上優(yōu)選實施例僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通 過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，可W在 形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法，其特征在于：在該方法中采用了網(wǎng)絡(luò)資源 監(jiān)測模塊、網(wǎng)絡(luò)選擇模塊、切換判決模塊、切換執(zhí)行模塊；網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)測模塊實時監(jiān)測并收 集候選網(wǎng)絡(luò)資源信息，為網(wǎng)絡(luò)選擇模塊和切換判決模塊提供數(shù)據(jù)來源;在網(wǎng)絡(luò)切換階段，網(wǎng) 絡(luò)資源監(jiān)測模塊主要對業(yè)務(wù)接入、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進行檢測；切換判決模塊主要應用于切換申請 的判決，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測模塊提供的當前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和業(yè)務(wù)情況信息，對切換申請進行優(yōu)先 級排序，并按照優(yōu)先級進行切換判決;切換判決后進入切換執(zhí)行模塊按序進行切換執(zhí)行;具 體包括以下步驟： S1:候選網(wǎng)絡(luò)選擇:綜合考慮不同業(yè)務(wù)的選網(wǎng)要求和網(wǎng)絡(luò)成本，通過基于簡單加權(quán)和法 算法計算出候選網(wǎng)絡(luò)效用函數(shù)，并以此為依據(jù)選擇目標網(wǎng)絡(luò)進行切換，其計算方法如下：式中，W代表的是網(wǎng)絡(luò)參數(shù)j的權(quán)重，gu代表了候選網(wǎng)絡(luò)i的第j個參數(shù)的歸一化值，巧代 表了網(wǎng)絡(luò)i的效用值，F(xiàn)b(3St表示的是效用值最大的備選網(wǎng)絡(luò)； S2:采用基于優(yōu)先級的切換判決機制進行網(wǎng)絡(luò)切換判決。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法，其特征在于:所述步 驟S1包括： S11:通過熵值法對網(wǎng)絡(luò)權(quán)重進行求?。? S12:針對不同業(yè)務(wù)類型，用模糊層次邏輯方法分別求取判決參數(shù)權(quán)重； S13:綜合權(quán)重求?。? S14:候選網(wǎng)絡(luò)選擇。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法，其特征在于:所述步 驟S11具體包括： S111:從網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)控模塊中得到候選網(wǎng)絡(luò)的實際性能參數(shù)指標集; S112:對收集到的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行歸一化處理，不同類型的參數(shù)歸一化方法計算方式不 同，分別設(shè)計了效益型、成本型參數(shù)的歸一化函數(shù)； 效益型參數(shù)(RSS、Β)歸一化計算式：式中表示的是網(wǎng)絡(luò)i中的參數(shù)j的歸一化值，Xlj為候選網(wǎng)絡(luò)的實際性能參數(shù)指標集， x\ax為候選網(wǎng)絡(luò)中實際性能參數(shù)j最大值，χ\ιη為候選網(wǎng)絡(luò)中實際性能參數(shù)j的最小值； 成本型參數(shù)(D、J、PR)歸一化計算式：式中表示的是網(wǎng)絡(luò)i中的參數(shù)j的歸一化值，Xlj為候選網(wǎng)絡(luò)的實際性能參數(shù)指標集， x\ax為候選網(wǎng)絡(luò)中實際性能參數(shù)j的最大值，χ\ιη為候選網(wǎng)絡(luò)中實際性能參數(shù)j的最小值 S113:通過對各個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行歸一化處理后，得到關(guān)于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的標準評估矩陣G:S114:通過熵值法對參數(shù)j的熵值進行求取，其計算公式如下所示:巧=以瓦， ?-l 其中，k為修正因子，η為候選網(wǎng)絡(luò)個數(shù)，k=l/lrm;式中焉代表的是標號為i的網(wǎng)絡(luò)第j 項參數(shù)指標占該參數(shù)指標的比重，其i+笪公式加下所示： ? = 1S115:根據(jù)各網(wǎng)絡(luò)參數(shù)熵值Ei，分別求取其所占的權(quán)重公式如下：S116:貝循過熵值法的計算得到的不同參數(shù)的權(quán)重為:= (Hf Uf234.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法，其特征在于:所述步 驟S12具體包括： S121:建立層次結(jié)構(gòu)圖，對目標問題層次化分析;主要分為3層：目標層、準則層以及方 案層；目標層是從多個候選網(wǎng)絡(luò)中分析得到一個最優(yōu)網(wǎng)絡(luò);準則層是時延、丟包率等五個極 具代表性的網(wǎng)絡(luò)參數(shù);方案層為備選網(wǎng)絡(luò)； S122:構(gòu)建模糊互補判斷矩陣:通過因素間相對重要程度進行相互比較，得到準則層中 各參數(shù)之間的相對重要量化值矩陣，即模糊互補判斷矩陣R= (rij)nxn，rij表示的是參數(shù)間 的相對重要值； S123:計算不同參數(shù)的舌w·η S124:通過各個參數(shù)的權(quán)重值，得到權(quán)重向量￥=(υ2, . . .，Wn)T，其中Σ% = 1，Wi2〇 (i = l ,2,. . . ,η)； S125:構(gòu)建模糊矩陣R的特征矩陣f = (Wij)nXn: JS126:在求得特征矩陣f后，進行矩陣的相容性計算：S127:如果計算得到的相容性值1(1?，1，^'，則可判定矩陣為一致矩陣，反之需要重新 求取模糊矩陣R= (rij)nXn，一般設(shè)置T = 0.1 ; S128:建立模糊一致判斷矩陣： 對模糊互補判斷矩陣R=(ru)nXn分別按行求和、按列求和，分別記為ri、rJ:在求得后，進行如下步驟：得到模糊一致判斷矩陣F : F = ( fi j ) ηΧη S129:通過上一步驟可以計算得到不同網(wǎng)絡(luò)參數(shù)在業(yè)務(wù)S選網(wǎng)時所占的比重，并得到不 同參數(shù)的權(quán)重值其中：S1210:根據(jù)模糊層次分析算法的各業(yè)務(wù)類型的模糊判決矩陣進行計算和相關(guān)處理，可 得到四類業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)權(quán)重值。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法，其特征在于:所述步 驟S13具體包括:求取綜合權(quán)重，利用經(jīng)濟學中群決策的思想，求取步驟S11與步驟S12的聯(lián) 合權(quán)重作為最后權(quán)重，綜合權(quán)重求取公式如下：將向量W?，WFAH[^入上式，可以得到各個參數(shù)綜合權(quán)重:W = [ WRSS，WB，WD，WJ，WPR]。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法，其特征在于:所述步 驟S2具體包括： S21:在進行切換判決時，網(wǎng)絡(luò)側(cè)首先判斷該切換申請是否屬于群組業(yè)務(wù)；當網(wǎng)絡(luò)側(cè)判 定提出切換申請的業(yè)務(wù)不屬于群組業(yè)務(wù)，則采用先到先服務(wù)的判決方式進行切換執(zhí)行；當 業(yè)務(wù)屬于群組業(yè)務(wù)時，對切換申請進行優(yōu)先級判定； S22:定義動態(tài)優(yōu)先級：終端側(cè)在提出切換申請時，不同用戶終端所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及發(fā) 出切換申請的時間不盡相同，為保證終端側(cè)的良好用戶體驗，需要在切換申請的生存時間 內(nèi)對申請做出響應(允許切換或者拒絕切換）；通過對切換申請生存時間和其當前所處網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境進行切換申請優(yōu)先級的判決： Fij(t)=afF(i, j,t)+0fD(i, j,t) 式中Fi,j(t)為切換申請優(yōu)先級判決函數(shù)，fF(i, j,t)為網(wǎng)絡(luò)效用函數(shù)，fD(i, j,t)為切換 生存時延判斷的優(yōu)先級函數(shù);其中α+β = 1，設(shè)置a = β = 〇. 5。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多模終端垂直切換方法，其特征在于:所述步 驟S22具體包括： S221:網(wǎng)絡(luò)效用值的計算:在步驟S1中得到網(wǎng)絡(luò)參數(shù)權(quán)重，可以求得終端業(yè)務(wù)當前運行 的網(wǎng)絡(luò)效用值Fn及目標網(wǎng)絡(luò)效用值Ftarget，F(xiàn)N值越小，從另一方面表明了終端業(yè)務(wù)在當前網(wǎng) P'. ： - ρ 絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的惡劣程度;那么終端業(yè)務(wù)所處網(wǎng)絡(luò)變差的惡劣程度，可以用f =-￡5^￡~~1表 idx〇et 示;因此F值越大，代表此時業(yè)務(wù)切換的迫切性越強;所以得到的網(wǎng)絡(luò)效用函數(shù)如下所示：式中Ftarg(3t表示目標網(wǎng)絡(luò)效用值，F(xiàn)n表示網(wǎng)絡(luò)效用值； S222:切換生存時延判斷的優(yōu)先級函數(shù):設(shè)定ta時刻代表終端側(cè)發(fā)出切換申請的時間，1 表示該申請的生存時延，那么在時刻ta+l之前，該切換申請必須被處理； 設(shè)定時間D = 2/31為切換申請的最大等待時延，在超過等待時延后切換申請未被執(zhí)行 時，終端側(cè)立即選用候選網(wǎng)絡(luò)中效用值第二大的網(wǎng)絡(luò)作為目標網(wǎng)絡(luò)進行切換，并且由于此 時切換申請的生存時延較小，將其切換優(yōu)先級調(diào)整到最高，作為緊急業(yè)務(wù)進行處理;切換申 請的剩余時間越小，其切換申請的優(yōu)先級更高，這樣可以減少切換業(yè)務(wù)的等待時延;切換生 存時延判斷的優(yōu)先級函數(shù)如下所示：式中ta時刻代表終端側(cè)發(fā)出切換申請的時間，1表示該申請的生存時延，其中時間D = 2/ 31為切換申請的最大等待時延 綜合考慮步驟S221及步驟S222,所得到的切換申請優(yōu)先級函數(shù)如下所示：
【文檔編號】H04W36/14GK105873112SQ201610427866
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】陶洋, 歐晗琪, 李鵬亮, 沈敬紅, 趙芳金, 嚴志軍, 李加成, 赫前進, 王振宇, 趙開
【申請人】重慶郵電大學