CN103414659A - 一种基于用户的网络接入接口选择装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于用户的网络接入接口选择装置及方法。该装置包括用户终端设备以及性能参数和计费信息收集模块、数据传输速率和传输时间计算模块、消费盈余计算模块、网络接口选择模块和历史数据库模块。方法如下：建立用户效用函数模型；性能参数和计费信息收集模块扫描得到可用的接入网络列表，并获得候选网络的性能参数和计费信息；数据传输速率和传输时间计算模块根据历史数据库模块中的历史数据传输速率确定当前数据传输速率和数据传输结束时间，并将当前数据传输速率存入历史数据库模块中；消费盈余计算模块确定每个网络的消费盈余；网络接口选择模块选择性价比最高的网络。本发明方法满足了用户需求多样性，使用户高效地选择满意的网络。

Description

一种基于用户的网络接入接口选择装置及方法

技术领域

本发明涉及网络接入接口选择技术领域，特别是一种基于用户的网络接入接口选择装置及方法。

背景技术

通常情况下，用户希望花比较少的钱，在可以接受的等待时间范围内，得到移动通信系统的服务反馈。如果用户觉得一个网络不够经济，那么他会尽量避免使用它，或者最小程度的使用它。如果用户觉得一个网络的服务质量不尽如人意，如反馈时间过长、丢包率过高等，那么他就会选择其它的网络。一般来说网络计费越高，服务质量就相对越出色，因此用户需要在这两方面做出权衡。

在现实生活中，不同用户的消费观念和对服务质量的需求是不一样的。不同用户在不同的时间地点，也会有不同的需求。例如在咖啡厅带着笔记本消闲的客人，可能会愿意花费较少的钱选择一个数据传输较慢的网络，边等待数据边和朋友喝茶聊天。相反一个手持即将没电的手机，却急于查看重要邮件的主管，可能会选择收费较高，但是数据传输率很快的接入网络，争取在第一时间获取信息。在研究网络接口选择算法的时候，要充分考虑用户需求的多样性，然而现有的网络接口选择方法大多都是基于网络方面的考虑，没有从用户需求的角度出发来考虑，所以往往达不到用户满意的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够满足用户需求多样性的基于用户的网络接入接口选择装置及方法，使用户能够高效地选择自己满意的网络。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于用户的网络接入接口选择装置，包括用户终端设备以及与该终端设备连接的基于用户的网络接口选择模块，所述基于用户的网络接口选择模块包括性能参数和计费信息收集模块、数据传输速率和传输时间计算模块、消费盈余计算模块、网络接口选择模块和历史数据库模块，其中性能参数和计费信息收集模块与终端设备的CPU连接，性能参数和计费信息收集模块的输出端接入数据传输速率和传输时间计算模块，数据传输速率和传输时间计算模块的输出端接入消费盈余计算模块，消费盈余计算模块的输出端接入网络接口选择模块，网络接口选择模块的控制信号输出端接入终端设备的CPU，历史数据库模块与数据传输速率和传输时间计算模块相连，其中各模块的功能如下：

性能参数和计费信息收集模块，扫描可用的网络接口从而得到可用的接入网络列表，并通过网络协议得到候选网络的性能参数和计费信息；

数据传输速率和传输时间计算模块，根据历史数据库模块中存放的历史数据传输速率确定当前数据传输速率和数据传输结束时间；

消费盈余计算模块，通过用户效用函数及消费盈余公式确定用户选择各个网络的消费盈余；

网络接口选择模块，根据消费盈余的大小选择能够满足数据传输完成时间要求且性价比最高的网络，并向终端设备的CPU发送选择结果。

一种基于用户的网络接入接口选择方法，步骤如下：

第1步，建立用户效用函数模型，并确定效用函数的区间和边界值；

第2步，在选择接入网络的时刻，性能参数和计费信息收集模块扫描可用的网络接口从而得到可用的接入网络列表，并通过网络协议得到候选网络的性能参数和计费信息；

第3步，数据传输速率和传输时间计算模块根据网络的性能参数、以及历史数据库模块中存放的历史数据传输速率确定当前数据传输速率和数据传输结束时间，并将当前数据传输速率存入历史数据库模块中；

第4步，消费盈余计算模块通过用户效用函数及消费盈余公式分别确定接入网络列表中每个网络的消费盈余；

第5步，网络接口选择模块根据各个网络消费盈余的大小选择能够满足数据传输完成时间要求且性价比最高的网络，并向终端设备的CPU发送选择结果。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：（1）充分考虑了用户需求的多样性，使用户能够高效地选择自己满意的网络；（2）装置结构简单，易于实现，并且硬件成本低；（3）建立的效用函数模型兼容性强，可以根据实际需要进行参数调整。

附图说明

图1是本发明基于用户的网络接入接口选择装置的结构图。

图2是本发明基于用户的网络接入接口选择方法的效用函数曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

结合图1，本发明基于用户的网络接入接口选择装置，包括用户终端设备以及与该终端设备连接的基于用户的网络接口选择模块，所述基于用户的网络接口选择模块包括性能参数和计费信息收集模块、数据传输速率和传输时间计算模块、消费盈余计算模块、网络接口选择模块和历史数据库模块，其中性能参数和计费信息收集模块与终端设备的CPU连接，性能参数和计费信息收集模块的输出端接入数据传输速率和传输时间计算模块，数据传输速率和传输时间计算模块的输出端接入消费盈余计算模块，消费盈余计算模块的输出端接入网络接口选择模块，网络接口选择模块的控制信号输出端接入终端设备的CPU，历史数据库模块与数据传输速率和传输时间计算模块相连，其中各模块的功能如下：

性能参数和计费信息收集模块，扫描可用的网络接口从而得到可用的接入网络列表，并通过网络协议得到候选网络的性能参数和计费信息；

数据传输速率和传输时间计算模块，根据历史数据库模块中存放的历史数据传输速率确定当前数据传输速率和数据传输结束时间；

消费盈余计算模块，通过用户效用函数及消费盈余公式确定用户选择各个网络的消费盈余；

网络接口选择模块，根据消费盈余的大小选择能够满足数据传输完成时间要求且性价比最高的网络，并向终端设备的CPU发送选择结果。

本发明基于用户的网络接入接口选择方法，步骤如下：

第1步，建立用户效用函数模型，并确定效用函数的区间和边界值；所述效用函数的区间分为满意区间、可容忍区间和失望区间，将用户群划分为对风险持中庸态度的用户、不爱冒险的用户和爱冒险的用户三类，如图2所示，其中，

（1.1）对风险持中庸态度的用户采用第一类效用函数，公式如下：

$\mathrm{Ui}1\left(\mathrm{Tc}\right)=\left\{\begin{array}{cc}U\max ,& \mathrm{Tc}\&le;\mathrm{Tc}1\\ \mathrm{Uvar}-\mathrm{Tc},& \mathrm{Tc}1<\mathrm{Tc}\&le;\mathrm{Tc}2\\ 0,& \mathrm{Tc}>\mathrm{Tc}2\end{array}\right.$

式中Ui1为第一类效用函数对应的用户满意度，U max代表用户的最高满意度，U var＝U max+Tc1，Tc代表数据传输结束时间，Tc1为用户满意区间与可容忍区间的数据传输结束时间边界，Tc2为用户可容忍区间和失望区间的数据传输结束时间边界；

（1.2）对不爱冒险的用户采用第二类效用函数，公式如下：

$\mathrm{Ui}2\left(\mathrm{Tc}\right)=\left\{\begin{array}{cc}U\max ,& \mathrm{Tc}\&le;\mathrm{Tc}1\\ {\mathrm{Tc}}^3-q,& \mathrm{Tc}1<\mathrm{Tc}\&le;\mathrm{Tc}2\\ 0,& \mathrm{Tc}>\mathrm{Tc}2\end{array}\right.$

式中Ui2为第二类效用函数对应的用户满意度，q为常数且Tc1³-q＝Umax；

（1.3）对爱冒险的用户采用第二类效用函数，公式如下：

$\mathrm{Ui}3\left(\mathrm{Tc}\right)=\left\{\begin{array}{cc}U\max ,& \mathrm{Tc}\&le;\mathrm{Tc}1\\ a*\exp (-\mathrm{Tc}/b),& \mathrm{Tc}1<\mathrm{Tc}\&le;\mathrm{Tc}2\\ 0,& \mathrm{Tc}>\mathrm{Tc}2\end{array}\right.$

式中，a、b为常数且a*exp(-Tc1/b)＝U max，Ui3为第三类效用函数对应的用户满意度。

第2步，在选择接入网络的时刻，性能参数和计费信息收集模块扫描可用的网络接口得到可用的接入网络列表，并通过网络协议得到候选网络的性能参数和计费信息；

第3步，数据传输速率和传输时间计算模块根据网络的性能参数、以及历史数据库模块中存放的历史数据传输速率确定当前数据传输速率和数据传输结束时间，并将当前数据传输速率存入历史数据库模块中；从历史数据库模块中读取各个网络前3～8个时刻的历史数据传输速率并取平均值，将该平均值做为对应网络当前时刻的数据传输速率，依据得到的当前时刻数据传输速率确定数据传输结束时间。

第4步，消费盈余计算模块通过用户效用函数及消费盈余公式分别确定接入网络列表中每个网络的消费盈余；所述消费盈余公式如下：

CS＝Ui(Tc)-Ci

式中，CS为消费盈余，Ui(Tc)为数据传输结束时间为Tc时用户满意度，Ci表示选择数据传输结束时间为Tc的网络的开销。

第5步，网络接口选择模块根据各个网络消费盈余的大小选择能够满足数据传输完成时间要求且性价比最高的网络，并向终端设备的CPU发送选择结果。

实施例1

(1)确定效用函数区间和边界值

结合图2，所述效用函数的区间分为满意区间、可容忍区间和失望区间，用户对传输数据i的满意度取决于数据传输结束时间Tc。如果数据传输结束时间在满意区间，那么传输数据的价值最大即用户的最高满意度U max，Tc1为用户满意区间与可容忍区间的数据传输结束时间边界值，数据传输结束时间在Tc1以后，用户的满意度将随着传输时间Tc的增加而降低，直到传输时间超过用户可容忍区间和失望区间的数据传输结束时间边界Tc2，用户的满意度为零进入用户失望区间。

为效用函数确定合理的边界值Tc1和Tc2，要考虑目前已经存在和正在出现的可用接入网络的速率范围，以及非实时数据业务传输的文件大小范围，本实施例中将低于1秒钟的数据传播时间忽略不计，而高于30秒钟的数据传输结束时间是判定服务是否优质的边界值，即用户满意区间与可容忍区间的数据传输结束时间边界值；基于效用函数的智能网络选择算法将212Kbps数据传输速率作为用户可以接受的极限，根据此数据传输速率估算出的数据传输结束时间为用户可容忍区间和失望区间的数据传输结束时间边界Tc2。

(2)估算传输结束时间Tc

从历史数据库模块中读取各个网络前5个时刻的历史数据传输速率并取平均值，将该平均值做为对应网络当前时刻的数据传输速率，依据得到的当前时刻数据传输速率确定数据传输结束时间。如果前几次的数据传输速率不存在或没有记载，就使用一个缺省值作为这个网络现在的数据传输速率，这个值是能够满足传输结束时间要求的用户能接受的最小的数据传输速率。消费盈余

(3)确定每个网络的消费盈余

假设用户的选择完全从自身的利益出发，而不考虑自己的选择会对整个网络以及其他用户造成什么样的影响，假设每个网络都施行简单的固定式计费机制，即传输每BYTE数据收取固定数值Y的费用，不同的网络Y值不同。用户得到的信息的价值和用户实际花销的钱，两者的差额被称为消费盈余CS：

CS＝Ui(Tc)-Ci

式中，Ui(Tc)为数据传输结束时间为Tc时用户满意度，Ci表示选择数据传输结束时间为Tc的网络的开销，消费者盈余值越大，用户的满意度越高。

综上所述，本发明方法充分考虑了用户需求的多样性，使用户能够高效地选择自己满意的网络；硬件装置结构简单，易于实现，并且成本低；建立的效用函数模型兼容性强，可以根据实际需要进行参数调整，适用性强。

Claims (5)

1.一种基于用户的网络接入接口选择装置，其特征在于，包括用户终端设备以及与该终端设备连接的基于用户的网络接口选择模块，所述基于用户的网络接口选择模块包括性能参数和计费信息收集模块、数据传输速率和传输时间计算模块、消费盈余计算模块、网络接口选择模块和历史数据库模块，其中性能参数和计费信息收集模块与终端设备的CPU连接，性能参数和计费信息收集模块的输出端接入数据传输速率和传输时间计算模块，数据传输速率和传输时间计算模块的输出端接入消费盈余计算模块，消费盈余计算模块的输出端接入网络接口选择模块，网络接口选择模块的控制信号输出端接入终端设备的CPU，历史数据库模块与数据传输速率和传输时间计算模块相连，其中各模块的功能如下：

性能参数和计费信息收集模块，扫描可用的网络接口从而得到可用的接入网络列表，并通过网络协议得到候选网络的性能参数和计费信息；

数据传输速率和传输时间计算模块，根据历史数据库模块中存放的历史数据传输速率确定当前数据传输速率和数据传输结束时间；

消费盈余计算模块，通过用户效用函数及消费盈余公式确定用户选择各个网络的消费盈余；

网络接口选择模块，根据消费盈余的大小选择能够满足数据传输完成时间要求且性价比最高的网络，并向终端设备的CPU发送选择结果。

2.一种基于用户的网络接入接口选择方法，其特征在于，步骤如下：

第1步，建立用户效用函数模型，并确定效用函数的区间和边界值；

第2步，在选择接入网络的时刻，性能参数和计费信息收集模块扫描可用的网络接口从而得到可用的接入网络列表，并通过网络协议得到候选网络的性能参数和计费信息；

第3步，数据传输速率和传输时间计算模块根据网络的性能参数、以及历史数据库模块中存放的历史数据传输速率确定当前数据传输速率和数据传输结束时间，并将当前数据传输速率存入历史数据库模块中；

第4步，消费盈余计算模块通过用户效用函数及消费盈余公式分别确定接入网络列表中每个网络的消费盈余；

第5步，网络接口选择模块根据各个网络消费盈余的大小选择能够满足数据传输完成时间要求且性价比最高的网络，并向终端设备的CPU发送选择结果。

3.根据权利要求2所述的基于用户的网络接入接口选择方法，其特征在于，第1步所述建立用户效用函数模型，并确定效用函数的区间和边界值，所述效用函数的区间分为满意区间、可容忍区间和失望区间，将用户群划分为对风险持中庸态度的用户、不爱冒险的用户和爱冒险的用户三类，其中，

（1.1）对风险持中庸态度的用户采用第一类效用函数，公式如下：

$\mathrm{Ui}1\left(\mathrm{Tc}\right)=\left\{\begin{array}{cc}U\max ,& \mathrm{Tc}\&le;\mathrm{Tc}1\\ \mathrm{Uvar}-\mathrm{Tc},& \mathrm{Tc}1<\mathrm{Tc}\&le;\mathrm{Tc}2\\ 0,& \mathrm{Tc}>\mathrm{Tc}2\end{array}\right.$

式中Ui1为第一类效用函数对应的用户满意度，U max代表用户的最高满意度，U var＝U max+Tc1，Tc代表数据传输结束时间，Tc1为用户满意区间与可容忍区间的数据传输结束时间边界，Tc2为用户可容忍区间和失望区间的数据传输结束时间边界；

（1.2）对不爱冒险的用户采用第二类效用函数，公式如下：

$\mathrm{Ui}2\left(\mathrm{Tc}\right)=\left\{\begin{array}{cc}U\max ,& \mathrm{Tc}\&le;\mathrm{Tc}1\\ {\mathrm{Tc}}^3-q,& \mathrm{Tc}1<\mathrm{Tc}\&le;\mathrm{Tc}2\\ 0,& \mathrm{Tc}>\mathrm{Tc}2\end{array}\right.$

式中Ui2为第二类效用函数对应的用户满意度，q为常数且Tc1³-q＝U max；

（1.3）对爱冒险的用户采用第二类效用函数，公式如下：

$\mathrm{Ui}3\left(\mathrm{Tc}\right)=\left\{\begin{array}{cc}U\max ,& \mathrm{Tc}\&le;\mathrm{Tc}1\\ a*\exp (-\mathrm{Tc}/b),& \mathrm{Tc}1<\mathrm{Tc}\&le;\mathrm{Tc}2\\ 0,& \mathrm{Tc}>\mathrm{Tc}2\end{array}\right.$

式中，a、b为常数且a*exp(-Tc1/b)＝U max，Ui3为第三类效用函数对应的用户满意度。

4.根据权利要求2所述的基于用户的网络接入接口选择方法，其特征在于，第3步所述数据传输速率和传输时间计算模块根据网络的性能参数、以及历史数据库模块中存放的历史数据传输速率确定当前数据传输速率和数据传输结束时间，具体为：

从历史数据库模块中读取各个网络前3～8个时刻的历史数据传输速率并取平均值，将该平均值做为对应网络当前时刻的数据传输速率，依据得到的当前时刻数据传输速率确定数据传输结束时间。

5.根据权利要求2所述的基于用户的网络接入接口选择方法，其特征在于，第4步所述消费盈余公式如下：

CS＝Ui(Tc)-Ci

式中，CS为消费盈余，Ui(Tc)为数据传输结束时间为Tc时用户满意度，Ci表示选择数据传输结束时间为Tc的网络的开销。

Images