CN103179642A - 具有网络接口自治选择功能的多接口终端及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种具有网络接口自治选择功能的多接口终端及其工作方法，该多接口终端设有收集模块、执行模块、结构改进的分析模块和决策模块，以及增设的网络质量反馈模块。本发明多接口终端在基本自治反馈环的基础上，形成一种新的网络质量反馈环，由其反馈历史决策信息及策略执行结果信息，再将策略执行结果与某类业务需求相关联，以判断网络下发的网络接口配置策略的可靠性和有效性。该多接口终端面对多个可用网络接口的接入策略时，能够根据历史决策信息和策略执行结果信息，客观地反映各个网络接口的实际性能，以提供决策依据，能够协调处理网络策略和业务需求之间的矛盾，保证业务在被选网络接口上获得业务需求的服务质量。

Description

具有网络接口自治选择功能的多接口终端及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种具有网络接口自治选择功能的多接口终端及其工作方法，属于计算机与网络通信的技术领域。

背景技术

近年来，计算机通信技术和下一代网络技术飞速发展，催生了各种技术的无线通信系统，为用户提供了丰富的异构网络接入环境，其中包括移动通信网（2G或3G）、无线局域网等。但是，这些接入网络通常是针对某些特定的业务类型或用户需求专门设计的，所以在带宽、信号强度、传输耗能和数据传输速率等方面都存在较大的差异。同时，计算机硬件技术的改进、创新和不断成熟，也使得越来越多的终端配置了多种网络接口（比如以太网、WLAN、3G接口等），用户可以通过多种网络接口接入网络。但是，在多个网络接口中进行网络接口的选择和调度直接关系到终端性能的提升和用户体验的改善，因此，多接口终端必须尽快解决如何合理、高效地选择接口的问题。

针对多接口终端通信接口的选择问题，很多机构和企业开展了大量研究，并提出了一些解决方法。主要有两类：第一类是不带历史决策信息和执行结果信息的网络接口选择方法，其是收集当前网络接口状态参数和网络配置策略，结合具体业务需求，按照设定策略选择网络接口。第二类是携带历史决策信息和执行结果信息的网络接口选择方法：除了考虑收集当前网络接口状态参数、网络下发的配置策略和具体业务需求外，最重要的是增加了来自历史决策信息及策略执行结果的反馈信息，并将该反馈信息作为决策的重要依据来选择网络接口。

目前第一类网络接口选择方法是在每次进行决策时，依赖于当前网络接口的实际状态和网络下发的配置策略，但是，由于网络状态的时变性，网络下发的配置策略已经不能真实反映此时的网络情况，网络的实际状态及其所能提供的服务效果并不像先前网络策略所承诺的那样有效，因此这类方法的决策无法实时地满足业务需求。

目前，第二类网络接口选择方法是在反馈历史决策信息和策略执行结果信息后，基于基本自治反馈环进行网络接口选择决策的方法，其不能满足反映出网络接口性能变化趋势的需要，导致多接口终端无法准确选择最优网络接口。

例如，《异构多无线网络覆盖场景中终端接入选择方法》（中国专利申请号：201110022445.6）提出一种终端在多网络覆盖场景下选择接入网络的方法，设计了一种多属性决策的接入选择算法。但是其没有提及终端与网络服务器之间的信息交互，属于不带历史决策信息和策略执行结果信息的网络接口选择决策方法。《多模式终端的基于策略的通信接口选择》（中国专利申请号：200680019906.1）是一种基于策略的接口选择方法，但是，其同样属于不带历史决策信息和策略执行结果信息的网络接口选择方法。《多IP网络接口移动设备中的无缝网络接口选择、切换及管理》（中国专利申请号：200680000639.3）是一种多接口移动终端在多网络覆盖场景下选择网络接口的方案，也是不带历史决策信息和策略执行结果信息的网络接口选择方法。另外，该方法还要设置一个多接口终端移动性管理服务器，用于与多接口终端协商决策网络接口的选择。

文献《An Autonomic Interface Selection Method for Multi-interfaces MobileTerminal in Heterogeneous Environment》（刊于：Computer Science and InformationEngineering,2009WRI World Congress on Computer Science and InformationEngineering）提出一种基于终端的自治控制为多接口终端选择接口，属于带反馈的网络接口选择方法，其是通过跨层信息的交互来避免由于底层物理信号瞬间突变而造成的错误接口重选或切换决策，但是，该方法采用的是基本自治反馈环进行决策的方法。

文献《An Autonomic Flow Based Path Selection Method For Multi-homedNodes》（刊于：Broadband Network&Multimedia Technology,2009.IC-BNMT'09.2nd IEEE International Conference）提出的网络接口选择方法属于带反馈的网络接口选择方法。但是，该方法使用基本自治反馈环进行网络接口选择决策，不能反映网络接口性能变化的趋势，无法让多接口终端准确选择最优网络接口进行通信。

综上所述，现有的不带历史决策和策略执行结果信息的网络接口选择方法是通过接收网络下发的网络配置策略及其自身网络接口状态和业务需求选择网络接口。但是，由于网络状态的时变性，网络下发的网络配置策略已经不能真实反映当前网络状况。另外，多接口终端会收到多个不同网络下发的网络接口配置策略，这些策略体现不同的网络优化策略，导致多接口终端选择网络接口时无法快速、准确地选择满足当前业务需求的网络通信接口。

再者，现有的带反馈的网络接口选择方法使用的是基本自治反馈环进行网络接口选择，其不能满足反映出网络接口性能变化趋势的需要，导致多接口终端无法准确选择最优网络接口。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种具有网络接口自治选择功能的多接口终端及其工作方法。本发明多接口终端是在现有终端的基础上对其中的分析模块和决策模块进行改进，并新增网络质量反馈模块，用于反馈历史决策信息和策略执行结果信息，并计算网络质量反馈矩阵。通过查看各个网络接口针对不同类业务的网络质量反馈因子，以便能够反映各个网络接口性能的变化趋势，使得该多接口终端能够客观地了解和评价各个网络接口的实际性能，以供其针对不同的业务类型选择网络接口进行通信。

为了达到上述发明目的，本发明提供了一种具有网络接口自治选择功能的多接口终端，设有：收集模块、分析模块、决策模块、执行模块；其特征在于：所述多接口终端除了对其中分析模块和决策模块进行改进外，还增设了网络质量反馈模块，其中：

收集模块，负责收集网络下发给该终端的配置策略、该终端各个网络接口运行状态和业务需求的信息，并将这些信息传递给分析模块；

分析模块，负责对来自收集模块的该终端各个网络接口运行状态和业务需求信息进行分析，并结合来自网络质量反馈模块的传递的信息，将得到的理论可用带宽矩阵、业务服务质量需求矩阵、网络质量反馈矩阵和策略执行效果矩阵传递给决策模块，作为其决策依据；设有理论可用带宽矩阵计算单元和策略执行效果计算单元；

决策模块，负责接收分析模块提供的理论可用带宽矩阵、业务服务质量需求矩阵、网络质量反馈矩阵和策略执行效果矩阵，针对业务的服务质量要求进行分析决策，并将决策结果和策略执行效果矩阵传递给网络质量反馈模块；该模块设有网络接口选择决策单元和决策结果反馈单元；

执行模块，用于依照决策模块的网络接口选择结果，配置网元信息；

网络质量反馈模块，负责接收决策模块传递的决策结果和策略执行效果矩阵信息，对存储该终端各个网络接口承载不同业务的历史执行结果数据库进行更新维护；负责计算网络质量反馈矩阵，用于评估该终端各个网络接口承载各类业务的能力；设有网络质量反馈矩阵计算单元和历史执行结果数据库。

为了达到上述发明目的，本发明还提供了一种采用本发明多接口终端自治选择网络接口的方法，参见图3，其特征在于：所述方法包括下述操作步骤：

（1）收集模块收集网络下发给该终端的配置策略、该终端各个网络接口运行状态以及业务需求信息；

（2）分析模块根据收集到的业务需求，将该业务匹配、归属到下述n类业务类别中某一类，得到该业务归属的第j类业务的业务矩阵： $A\left(j\right)={\left[\begin{array}{c}0\\ ...\\ 1\\ ...\\ 0\end{array}\right]}_{n\×1},$ 式中，自然数j为当前划分的n类业务类型的第j类业务序号；此时，该业务矩阵中该终端所归属的第j类业务类型值为1，其余业务类型值都为0；

（3）分析模块根据来自收集模块的业务需求和各网络接口运行状态信息，评估该第j类业务的运行情况，计算各个网络接口针对该j类业务的策略执行效果矩阵G，并将该策略执行效果矩阵G传递给决策模块；

（4）分析模块为每个网络接口针对各类业务分别计算其理论可用带宽，得到理论可用带宽矩阵B，再根据理论可用带宽值标识每个网络接口的理论可用带宽是否能够满足各类业务需求，得到业务服务质量需求矩阵C：该矩阵C中的元素若为1，表示其理论可用带宽满足业务需求，若为0，则表示其理论可用带宽不能满足业务需求；然后，将理论可用带宽矩阵B和业务服务质量需求矩阵C传递给决策模块；

（5）分析模块调用从网络质量反馈模块传来的针对该j类业务的网络质量反馈矩阵D，用于反映该终端每个网络接口执行该j类业务的历史情况，以供后续决策模块选择网络接口；再将网络质量反馈矩阵D传递给决策模块；

（6）决策模块根据来自分析模块的理论可用带宽矩阵B、策略执行效果矩阵G、业务服务质量需求矩阵C和网络质量反馈矩阵D，针对该j类业务的设定决策目标进行分析决策，并将决策结果以及策略执行效果矩阵传递给网络质量反馈模块；将网络接口决策结果传递给执行模块；

（7）网络质量反馈模块接收来自决策模块的决策结果和策略执行效果矩阵后，更新历史执行结果数据库；计算各个网络接口针对该j类业务的网络质量反馈因子，得到网络质量反馈矩阵D；再将该网络质量反馈矩阵D传递给分析模块，用于多接口终端以后的网络接口选择决策；

（8）执行模块依照决策模块的网络接口选择结果，配置网元信息。

本发明多接口终端的创新之处是：

本发明多接口终端在基本自治反馈环（参见图2下侧所示的控制环）基础上，增设网络质量反馈模块而形成一种新的网络质量反馈环（参见图2上侧所示的控制环），由其反馈历史决策信息及策略执行结果信息，再将策略执行结果与某类业务需求相关联，以判断网络下发的网络接口配置策略的可靠性和有效性。本发明将这种关联称为网络质量反馈矩阵。通过引入网络质量反馈环，为终端在同一业务面对多个可用网络接口的接入策略时提供决策依据，能够协调网络策略和业务需求之间的潜在矛盾，保证业务在被选网络接口上获得业务需求的服务质量。

本发明的优点是：在自治选择接口过程中，不仅具有基本自治反馈环，而且通过新增的网络质量反馈模块，形成一个新的网络质量反馈环，用于充分考虑网络状态信息，并结合自身接口特性和业务需求，完成网络接口的自治选择；并能对应网络状态的改变而实时作出相应调整。

总之，本发明具有很好的推广应用前景。

附图说明

图1是本发明具有网络接口自治选择功能的多接口终端的结构组成示意图。

图2是本发明多接口终端自治选择接口的网络质量反馈环功能示意图。

图3是本发明多接口终端自治选择网络接口的工作方法操作步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

随着网络接入技术的发展和终端通信功能的完善，越来越多的终端配备了支持多种不同接入技术的多个网络接口，并具备了使用多个网络接口进行通信的能力。但是，如何合理利用同时并存的多个网络接口，为各类业务选择合适的网络接口完成通信，还是目前亟待解决的问题。其困难之处在于：

一是目前的网络接口选择方法缺乏对网络接口状态的变化及其选择策略的执行效果采取主动分析与管理。

二是多接口终端会接收到多个不同网络下发的网络接口配置策略，这些不同网络的优化策略导致该终端选择网络接口时，无法快速、准确地选择满足当前业务需求的网络通信接口。

所以，协调处理多个网络下发的不同网络接口配置策略和多接口终端的业务通信需求之间的矛盾，使得多接口终端能够很好地完成网络接口的合理选择和有效调度，已经成为提升多接口终端的通信性能和改善用户体验的关键因素。

目前的多接口终端完成网络接口的自治选择功能通常是由收集模块、分析模块、决策模块和执行模块配合完成。其中，收集模块用于收集网络下发的配置策略、网络接口运行状态和业务需求信息。分析模块用于分析网络接口性能。决策模块用于根据业务需求进行网络接口选择决策。执行模块用于执行网络接口选择的决策结果。本发明具有网络接口自治选择功能的多接口终端除了对其中分析模块和决策模块进行改进外，还增设了网络质量反馈模块。

参见图1，介绍本发明具有网络接口自治选择功能的多接口终端的结构组成：

收集模块：为原有模块，负责收集网络下发给该终端的配置策略、该终端各个网络接口运行状态和业务需求的信息，并将这些信息传递给分析模块。

分析模块：为结构和性能都改进的模块，负责对来自收集模块的该终端各个网络接口运行状态和业务需求信息进行分析，并结合来自网络质量反馈模块的传递的信息，将得到的理论可用带宽矩阵、业务服务质量需求矩阵、网络质量反馈矩阵和策略执行效果矩阵传递给决策模块，作为其决策依据。设有理论可用带宽矩阵计算单元和策略执行效果计算单元；这两个单元功能如下：

理论可用带宽矩阵计算单元，用于根据来自收集模块的网络下发给该终端的配置策略和该终端各网络接口运行状态，计算该终端各个网络接口的理论可用带宽矩阵；根据计算的理论可用带宽和业务需求，计算该终端各个网络接口针对业务需求的业务服务质量需求矩阵。

策略执行效果计算单元，用于评估该终端各个网络接口满足业务需求的情况，并根据该信息计算得到策略执行效果矩阵。

决策模块：为结构和性能都改进的模块，负责接收分析模块提供的理论可用带宽矩阵、业务服务质量需求矩阵、网络质量反馈矩阵和策略执行效果矩阵，针对每个业务的服务质量要求进行分析决策，并将决策结果和策略执行效果矩阵传递给网络质量反馈模块；该模块设有网络接口选择决策单元和决策结果反馈单元。这两个单元功能如下：

网络接口选择决策单元，根据分析模块传递来的理论可用带宽矩阵、业务服务质量需求矩阵以及网络质量反馈矩阵，并针对每个业务的服务质量要求进行分析，对网络接口的选择做出决策。

决策结果反馈单元，负责将决策结果和策略执行效果矩阵传递给网络质量反馈模块，用于更新网络质量反馈模块的历史执行结果数据库。

执行模块：为原有模块，用于依照决策模块的网络接口选择结果，配置网元信息。

网络质量反馈模块：为本发明创新构建的模块，负责接收决策模块传递的决策结果和策略执行效果矩阵信息，对存储该终端各个网络接口承载不同业务的历史执行结果数据库进行更新维护；负责计算网络质量反馈矩阵，用于评估该终端各个网络接口承载各类业务的能力；设有网络质量反馈矩阵计算单元和历史执行结果数据库。

参见图3，介绍本发明多接口终端自治选择接口工作方法的下述操作步骤：

步骤1，收集模块收集网络下发给该终端的配置策略、该终端各个网络接口运行状态以及业务需求信息。

步骤2，分析模块根据收集到的业务需求，将该业务匹配、归属到下述n类业务类别中某一类，得到该业务归属的第j类业务的业务矩阵： $A\left(j\right)={\left[\begin{array}{c}0\\ ...\\ 1\\ ...\\ 0\end{array}\right]}_{n\×1},$ 式中，自然数j为当前划分的n类业务类型的第j类业务序号；此时，该业务矩阵中该终端所归属的第j类业务类型值为1，其余业务类型值都为0。

步骤3，分析模块根据来自收集模块的业务需求和各网络接口运行状态信息，评估该第j类业务的运行情况，计算得到每个网络接口针对该j类业务的策略执行效果矩阵 $G={\left[\begin{array}{c}\left(\mathrm{0,0}\right)\\ ...\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\\ (1,p_{\mathrm{ij}})\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\\ ...\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\end{array}\right]}_m,$ 并将该策略执行效果矩阵G传递给决策模块；式中，元素(1,p_ij)中的1为该终端的第i个网络接口用于承载该j类业务的标识，p_ij取值有两种：0和1，分别表示第i个网络接口不能满足业务需求和能够满足业务需求；其余元素都为（0,0），表示该终端没有网络接口承载该j类业务；自然数下标m为该终端第m次承载该j类业务的标识，自然数i和j分别是该终端的网络接口和业务类型的序号，其最大值分别是k和n。

步骤4，分析模块为每个网络接口针对各类业务分别计算其理论可用带宽，得到理论可用带宽矩阵B，再根据理论可用带宽值标识每个网络接口的理论可用带宽是否能够满足各类业务需求，得到业务服务质量需求矩阵C：该矩阵C中的元素若为1，表示其理论可用带宽满足业务需求，若为0，则表示其理论可用带宽不能满足业务需求；然后，将理论可用带宽矩阵B和业务服务质量需求矩阵C传递给决策模块。该步骤包括下列操作内容：

（41）分析模块根据收集的网络接口吞吐量和网络承诺的带宽信息，依照理论可用带宽等于网络承诺的带宽值减去网络接口当前总吞吐量的差，计算每个网络接口针对每类网络业务的理论可用带宽，得到下述理论可用带宽矩阵： $B={\left[\begin{array}{c}{B}_1\\ B_2\\ ...\\ B_k\end{array}\right]}_{k\×1},$ 然后将该理论可用带宽矩阵B传递给决策模块。

（42）分析模块根据理论可用带宽值标识每个网络接口的理论可用带宽是否能够满足各类业务需求，得到每个网络接口的全业务服务质量需求矩阵 $\stackrel{\‾}{C}={\left[\begin{array}{ccccc}{c}_{11}& c_{12}& c_{13}& ...& c_{1n}\\ c_{21}& c_{22}& c_{23}& ...& c_{2n}\\ .....& & & ...& \\ c_{k1}& c_{k2}& c_{k3}& ...& c_{\mathrm{kn}}\end{array}\right]}_{k\×n;};$ 式中，每个元素c_ij有两个数值：1或0，分别表示第i个网络接口的理论可用带宽值能够满足第j类业务需求或不能够满足第j类业务需求；然后计算每个网络接口针对该j类业务的业务服务质量需求矩阵C:

式中，k是网络接口总数，n是业务类型的总数，j是该业务的类型标号。

（43）分析模块将业务服务质量需求矩阵C传递给决策模块。

步骤5，分析模块调用从网络质量反馈模块传来的针对该j类业务的网络质量反馈矩阵 $D={\left[\begin{array}{c}(d_1,j)\\ ...\\ (d_i,j)\\ ...\\ (d_k,j)\end{array}\right]}_{k\×1},$ 用于反映该终端每个网络接口执行该j类业务的历史情况，以供后续决策模块选择网络接口；再将网络质量反馈矩阵D传递给决策模块；式中，自然数i和j分别是该终端的网络接口和业务类型的序号，其最大值分别为k和n；d_i是第i个网络接口针对第j类业务的网络质量反馈因子；。

步骤6，决策模块根据来自分析模块的理论可用带宽矩阵B、策略执行效果矩阵G、业务服务质量需求矩阵C和网络质量反馈矩阵D，针对该j类业务的设定决策目标进行分析决策，并将决策结果以及策略执行效果矩阵传递给网络质量反馈模块；将网络接口决策结果传递给执行模块。该步骤包括下列操作内容：

（61）为了选择网络接口，决策模块对业务服务质量需求矩阵C、网络质量反馈矩阵D和理论可用带宽矩阵B进行下述处理：先从业务服务质量需求矩阵C中删除元素为0的网络接口，接着，优先在网络质量反馈因子为1的网络接口集合中，选择理论可用带宽最大的网络接口传输相应业务，再在网络质量反馈因子为0的网络接口集合中，选择理论可用带宽最大的网络接口传输相应业务。

（62）决策模块将决策结果和策略执行效果矩阵传递给网络质量反馈模块，以更新历史执行结果数据库；同时，决策模块还将该决策结果传递给执行模块，用于执行网络接口决策结果。

步骤7，网络质量反馈模块接收来自决策模块的决策结果和策略执行效果矩阵后，更新历史执行结果数据库；计算各个网络接口针对该j类业务的网络质量反馈因子，得到网络质量反馈矩阵D；再将该网络质量反馈矩阵D传递给分析模块，用于多接口终端以后的网络接口选择决策。该步骤包括下列操作内容：

（71）网络质量反馈模块接收来自决策模块的决策结果和策略执行效果矩阵后，查看策略执行效果矩阵中的元素（1,p_ij）中的p_ij的数值：若p_ij=1，表示能够满足该类业务传输需求，则将该网络接口满足该类业务的次数加1；若p_ij=0，表示不能满足该类业务传输需求，则将该网络接口不满足该类业务的次数加1。

（72）网络质量反馈模块判断每个网络接口针对其承载传输的业务满足率是否大于其设定的门限值a，若是，则设置该网络质量反馈因子为1，再跳转执行步骤（74）；否则，执行后续步骤（73）。

依据不同网络，分别设有相应的时间段；业务满足率是在设定的最近时间段内，网络接口对于每类业务能够满足业务需求的传输次数与承载该类业务的总次数的比值：

式中，X_ij为在设定时间段内第i个网络接口满足第j类业务传输需求的次数，Y_ij为在设定时间段内第i个网络接口不能满足第j类业务传输需求的次数；门限值a为设定常数，且0<a<1。

（73）先设置该网络接口针对其承载的业务传输的网络质量反馈因子为0，再计算其跳出束缚概率P_ij的数值，以便最终决定该网络接口承载相应业务的网络质量反馈因子是否为1；也就是，针对跳出束缚概率做一次随机试验，即在[0,1]区间内取一随机数，若数值位于[0,P_ij]之间，则取网络质量反馈因子为1，否则，选取网络质量反馈因子为0。

（74）将每个网络接口针对不同类型网络业务的网络质量反馈因子分别填入网络质量反馈矩阵 $D={\left[\begin{array}{c}(d_1,j)\\ ...\\ (d_i,j)\\ ...\\ (d_k,j)\end{array}\right]}_{k\&times;1},$ 式中，d_i是第i个网络接口针对第j类业务的网络质量反馈因子；再由网络质量反馈模块将网络质量反馈矩阵D传递给分析模块。

跳出束缚概率P_ij是业务满足率小于门限值a的网络接口，使得其网络质量反馈因子为1的概率；该P_ij数值是除去第i个网络接口以外的其余所有网络接口在设定时间段内不能满足第j类业务传输要求的次数之和与全部网络接口不能满足第j类业务的总次数的比值，其计算公式为：

其中，Y_ij是在设定时间段内第i个网络接口不能满足第j类业务的次数；若P_ij值越大，说明该第i个网络接口不能满足相应业务需求的次数占不能满足业务需求的总次数越少，也就是该网络接口针对该j类业务被选中的概率越大，即其网络质量反馈因子为1的概率大。

步骤8，执行模块依照决策模块的网络接口选择结果，配置网元信息。

本发明已经进行了多次实施试验，下面简要说明仿实施试验的情况：

已知参数：多接口终端有5个网络接口，分别标号为IF1、IF2、IF3、IF4和IF5。这5个网络接口已经接入到5个不同网络，且5个不同网络分别给多接口终端通告的网络带宽分别为10Mbps、8Mbps、6Mbps、4Mbps、3Mbps。该5个网络接口上的当前各自吞吐量分别为9Mbps、3Mbps、2Mbps、2Mbps、1.5Mbps。现在，多接口终端需要发起一个第3类业务（流媒体业务），其业务需求是1.5Mbps。通过查看历史执行结果数据库，计算出来的网络质量反馈矩阵为 $D=\left[\begin{array}{c}\left(\mathrm{1,3}\right)\\ \left(\mathrm{0,3}\right)\\ \left(\mathrm{1,3}\right)\\ \left(\mathrm{1,3}\right)\\ \left(\mathrm{1,3}\right)\end{array}\right],$ 再通过查看网络接口上的业务运行状态，得到策略执行效果矩阵 $G={\left[\begin{array}{c}\left(\mathrm{0,0}\right)\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\\ \left(\mathrm{1,0}\right)\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\end{array}\right]}_1,$ 其中，下标1表示第1次承载该类业务。

下面说明该多接口终端自治选择网络接口的决策方法实施步骤：

（1）业务分类：因流媒体业务属于第三类业务，故其业务矩阵为 $A\left(3\right)=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 1\\ 0\\ 0\end{array}\right];$

（2）计算每个网络接口的理论可用带宽矩阵和业务服务质量需求矩阵：

理论可用带宽矩阵是网络承诺带宽值减去当前网络接口上的吞吐量之差，所以，5个网络接口的带宽矩阵为 $B=\left[\begin{array}{c}1\\ 5\\ 4\\ 2\\ 1.5\end{array}\right].$ 业务服务质量需求矩阵是衡量网络接口的理论可用带宽是否满足各类业务的需求，若能够满足，则将业务服务质量需求矩阵上的相应元素置为1，否则，置为0。由于业务需求是1.5Mbps,所以得到的业务服务质量需求矩阵： $C=\left[\begin{array}{c}0\\ 1\\ 1\\ 1\\ 1\end{array}\right];$

（3）网络接口选择决策：得到理论可用带宽矩阵 $B=\left[\begin{array}{c}1\\ 5\\ 4\\ 2\\ 1.5\end{array}\right],$ 业务服务质量需求矩阵 $C=\left[\begin{array}{c}0\\ 1\\ 1\\ 1\\ 1\end{array}\right],$ 网络质量反馈矩阵 $D=\left[\begin{array}{c}\left(\mathrm{1,3}\right)\\ \left(\mathrm{0,3}\right)\\ \left(\mathrm{1,3}\right)\\ \left(\mathrm{1,3}\right)\\ \left(\mathrm{1,3}\right)\end{array}\right],$ 策略执行结果矩阵 $G={\left[\begin{array}{c}\left(\mathrm{0,0}\right)\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\\ \left(\mathrm{1,0}\right)\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\end{array}\right]}_1$ 后，进行网络接口选择决策的具体操作内容如下：

先查看业务服务质量需求矩阵C，排除其中元素值为0的网络接口，就将第1个网络接口排除，只剩下第2、3、4和5个四个网络接口。

再查看网络质量反馈矩阵D，因为其中第3、4和5个网络接口的网络质量反馈因子为1，所以删除第二个网络接口。

最后，根据优先选择网络质量反馈因子为1中理论可用带宽最大的网络接口的准则，针对流媒体业务，查看理论可用带宽矩阵B,由于第3个网络接口的理论可用带宽比第4、5个网络接口理论可用带宽大，所以采用第3个网络接口承载此流媒体业务。

（4）反馈网络接口选择结果和策略执行效果矩阵：在网络接口选择决策后，多接口终端将决策结果和策略执行结果矩阵 $G={\left[\begin{array}{c}\left(\mathrm{0,0}\right)\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\\ \left(\mathrm{1,0}\right)\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\end{array}\right]}_1$ 都传递给网络质量反馈模块，用于更新历史执行结果数据库，然后计算网络质量反馈矩阵。

（5）执行网络接口选择结果：多接口终端的决策模块接收到网络接口选择决策后，执行该接口选择结果，进行网元信息配置，完成多接口终端的网络接口自治选择。

本发明实施例的试验是成功的，实现了发明目的。

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

Claims (10)

1.一种具有网络接口自治选择功能的多接口终端，设有：收集模块、分析模块、决策模块、执行模块；其特征在于：所述多接口终端除了对其中分析模块和决策模块进行改进外，还增设了网络质量反馈模块，其中：

收集模块，负责收集网络下发给该终端的配置策略、该终端各个网络接口运行状态和业务需求的信息，并将这些信息传递给分析模块；

分析模块，负责对来自收集模块的该终端各个网络接口运行状态和业务需求信息进行分析，并结合来自网络质量反馈模块的传递的信息，将得到的理论可用带宽矩阵、业务服务质量需求矩阵、网络质量反馈矩阵和策略执行效果矩阵传递给决策模块，作为其决策依据；设有理论可用带宽矩阵计算单元和策略执行效果计算单元；

决策模块，负责接收分析模块提供的理论可用带宽矩阵、业务服务质量需求矩阵、网络质量反馈矩阵和策略执行效果矩阵，针对业务的服务质量要求进行分析决策，并将得到的决策结果和接收的策略执行效果矩阵传递给网络质量反馈模块；该模块设有网络接口选择决策单元和决策结果反馈单元；

执行模块，用于依照决策模块的网络接口选择结果，配置网元信息；

网络质量反馈模块，负责接收决策模块传递的决策结果和策略执行效果矩阵信息，对存储该终端各个网络接口承载不同业务的历史执行结果数据库进行更新维护；负责计算网络质量反馈矩阵，用于评估该终端各个网络接口承载各类业务的能力；设有网络质量反馈矩阵计算单元和历史执行结果数据库。

2.根据权利要求1所述的多接口终端，其特征在于：所述分析模块中的各个单元功能如下：

理论可用带宽矩阵计算单元，用于根据来自收集模块的网络下发给该终端的配置策略和该终端各网络接口运行状态，计算该终端各个网络接口的理论可用带宽矩阵；根据计算的理论可用带宽和业务需求，计算该终端各个网络接口针对业务需求的业务服务质量需求矩阵；

策略执行效果计算单元，用于评估该终端各个网络接口满足业务需求的情况，并根据该信息计算得到策略执行效果矩阵。

3.根据权利要求1所述的多接口终端，其特征在于：所述决策模块中的各个单元功能如下：

网络接口选择决策单元，根据分析模块传递来的理论可用带宽矩阵、业务服务质量需求矩阵以及网络质量反馈矩阵，并针对业务的服务质量要求进行分析，对网络接口的选择做出决策；

决策结果反馈单元，负责将决策结果和策略执行效果矩阵传递给网络质量反馈模块，用于更新网络质量反馈模块的历史执行结果数据库。

4.一种采用权利要求1所述的多接口终端自治选择网络接口的方法，其特征在于：所述方法包括下述操作步骤：

（1）收集模块收集网络下发给该终端的配置策略、该终端各个网络接口运行状态以及业务需求信息；

（2）分析模块根据收集到的业务需求，将该业务匹配、归属到下述n类业务类别中某一类，得到该业务归属的第j类业务的业务矩阵： $A\left(j\right)={\left[\begin{array}{c}0\\ ...\\ 1\\ ...\\ 0\end{array}\right]}_{n\&times;1},$ 式中，自然数j为当前划分的n类业务类型的第j类业务序号；此时，该业务矩阵中该终端所归属的第j类业务类型值为1，其余业务类型值都为0；

（3）分析模块根据来自收集模块的业务需求和各网络接口运行状态信息，评估该第j类业务的运行情况，计算各个网络接口针对该j类业务的策略执行效果矩阵G，并将该策略执行效果矩阵G传递给决策模块；

（4）分析模块为每个网络接口针对各类业务分别计算其理论可用带宽，得到理论可用带宽矩阵B，再根据理论可用带宽值标识每个网络接口的理论可用带宽是否能够满足各类业务需求，得到业务服务质量需求矩阵C：该矩阵C中的元素若为1，表示其理论可用带宽满足业务需求，若为0，则表示其理论可用带宽不能满足业务需求；然后，将理论可用带宽矩阵B和业务服务质量需求矩阵C传递给决策模块；

（5）分析模块调用从网络质量反馈模块传来的针对该j类业务的网络质量反馈矩阵D，用于反映该终端每个网络接口执行该j类业务的历史情况，以供后续决策模块选择网络接口；再将网络质量反馈矩阵D传递给决策模块；

（6）决策模块根据来自分析模块的理论可用带宽矩阵B、策略执行效果矩阵G、业务服务质量需求矩阵C和网络质量反馈矩阵D，针对该j类业务的设定决策目标进行分析决策，并将决策结果以及策略执行效果矩阵传递给网络质量反馈模块；将网络接口决策结果传递给执行模块；

（7）网络质量反馈模块接收来自决策模块的决策结果和策略执行效果矩阵后，更新历史执行结果数据库；计算各个网络接口针对该j类业务的网络质量反馈因子，得到网络质量反馈矩阵D；再将该网络质量反馈矩阵D传递给分析模块，用于多接口终端以后的网络接口选择决策；

（8）执行模块依照决策模块的网络接口选择结果，配置网元信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）包括下列操作内容：分析模块根据从收集模块传来的业务需求和各个网络接口运行状态信息，评估该j类业务的运行情况，得到策略执行效果矩阵 $G={\left[\begin{array}{c}\left(\mathrm{0,0}\right)\\ ...\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\\ (1,p_{\mathrm{ij}})\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\\ ...\\ \left(\mathrm{0,0}\right)\end{array}\right]}_m,$ 式中，元素(1,p_ij)中的1为该终端的第i个网络接口用于承载该j类业务的标识，p_ij取值有两种：0和1，分别表示第i个网络接口不能满足业务需求和能够满足业务需求；其余元素都为（0,0），表示该终端没有网络接口承载该j类业务；自然数下标m为该终端第m次承载该j类业务的标识，自然数i和j分别是该终端的网络接口和业务类型的序号，其最大值分别是k和n。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤（4）包括下列操作内容：

（41）分析模块根据收集的网络接口吞吐量和网络承诺的带宽信息，依照理论可用带宽等于网络承诺的带宽值减去网络接口当前总吞吐量的差，计算每个网络接口针对每类网络业务的理论可用带宽，得到下述理论可用带宽矩阵：

$B={\left[\begin{array}{c}{B}_1\\ B_2\\ ...\\ B_k\end{array}\right]}_{k\&times;1},$ 然后将该理论可用带宽矩阵B传递给决策模块；

（42）分析模块根据理论可用带宽值标识每个网络接口的理论可用带宽是否能够满足各类业务需求，得到每个网络接口的全业务服务质量需求矩阵 $\stackrel{\&OverBar;}{C}={\left[\begin{array}{ccccc}{c}_{11}& c_{12}& c_{13}& ...& c_{1n}\\ c_{21}& c_{22}& c_{23}& ...& c_{2n}\\ .....& & & ...& \\ c_{k1}& c_{k2}& c_{k3}& ...& c_{\mathrm{kn}}\end{array}\right]}_{k\&times;n;};$ 式中，每个元素c_ij有两个数值：1或0，分别表示第i个网络接口的理论可用带宽值能够满足第j类业务需求或不能够满足第j类业务需求；然后计算每个网络接口针对该j类业务的业务服务质量需求矩阵C:

式中，k是网络接口总数，n是业务类型的总数，j是该业务的类型标号；

（43）分析模块将业务服务质量需求矩阵C传递给决策模块。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤（5）包括下列操作内容：分析模块调用从网络质量反馈模块传来的各个网络接口针对该j类业务的网络质量反馈矩阵 $D={\left[\begin{array}{c}(d_1,j)\\ ...\\ (d_i,j)\\ ...\\ (d_k,j)\end{array}\right]}_{k\&times;1};$ 式中，自然数i和j分别是该终端的网络接口和业务类型的序号，其最大值分别为k和n；d_i是第i个网络接口针对第j类业务的网络质量反馈因子；再将网络质量反馈矩阵D传递给决策模块。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤（6）包括下列操作内容：

（61）为了选择网络接口，决策模块对业务服务质量需求矩阵C、网络质量反馈矩阵D和理论可用带宽矩阵B进行下述处理：先从业务服务质量需求矩阵C中删除元素为0的网络接口，接着，优先在网络质量反馈因子为1的网络接口集合中，选择理论可用带宽最大的网络接口传输相应业务，再在网络质量反馈因子为0的网络接口集合中，选择理论可用带宽最大的网络接口传输相应业务；

（62）决策模块将决策结果和策略执行效果矩阵传递给网络质量反馈模块，以更新历史执行结果数据库；同时，决策模块还将该决策结果传递给执行模块，用于执行网络接口决策结果。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤（7）包括下列操作内容：

（71）网络质量反馈模块接收来自决策模块的决策结果和策略执行效果矩阵后，查看策略执行效果矩阵中的元素（1,p_ij）中的p_ij的数值：若p_ij=1，表示能够满足该类业务传输需求，则将该网络接口满足该类业务的次数加1；若p_ij=0，表示不能满足该类业务传输需求，则将该网络接口不满足该类业务的次数加1；式中，自然数i和j分别是网络接口和业务类型的序号，其最大值分别为k和n；

（72）网络质量反馈模块判断每个网络接口针对其承载传输的业务满足率是否大于其设定的门限值a，若是，则设置该网络质量反馈因子为1，再跳转执行步骤（74）；否则，执行后续步骤（73）；

依据不同网络，分别设有相应的时间段；所述业务满足率是在设定的最近时间段内，网络接口对于每类业务能够满足业务需求的传输次数与承载该类业务的总次数的比值：

式中，X_ij为在设定时间段内第i个网络接口满足第j类业务传输需求的次数，Y_ij为第i个网络接口在设定时间段内不能满足第j类业务传输需求的次数；门限值a为设定常数，且0<a<1；

（73）先设置该网络接口针对其承载的业务传输的网络质量反馈因子为0，再计算其跳出束缚概率P_ij的数值，以便最终决定该网络接口承载相应业务的网络质量反馈因子是否为1；也就是，针对跳出束缚概率做一次随机试验，即在[0,1]区间内取一随机数，若数值位于[0,P_ij]之间，则取网络质量反馈因子为1，否则，选取网络质量反馈因子为0；

（74）将每个网络接口针对不同类型网络业务的网络质量反馈因子分别填入网络质量反馈矩阵 $D={\left[\begin{array}{c}(d_1,j)\\ ...\\ (d_i,j)\\ ...\\ (d_k,j)\end{array}\right]}_{k\&times;1},$ 式中，d_i是第i个网络接口针对第j类业务的网络质量反馈因子；再由网络质量反馈模块将网络质量反馈矩阵D传递给分析模块。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述跳出束缚概率P_ij是业务满足率小于门限值a的网络接口，使得其网络质量反馈因子为1的概率；该P_ij数值是除去第i个网络接口以外的其余所有网络接口在设定时间段内不能满足第j类业务传输要求的次数之和与全部网络接口不能满足第j类业务的总次数的比值，其计算公式为：

其中，Y_ij是在设定时间段内第i个网络接口不能满足第j类业务的次数；若P_ij值越大，说明该第i个网络接口不能满足相应业务需求的次数占不能满足业务需求的总次数越少，也就是该网络接口针对该j类业务被选中的概率越大，即其网络质量反馈因子为1的概率大。

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