CN107071841B - 异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法 - Google Patents

异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107071841B
CN107071841B CN201710121480.0A CN201710121480A CN107071841B CN 107071841 B CN107071841 B CN 107071841B CN 201710121480 A CN201710121480 A CN 201710121480A CN 107071841 B CN107071841 B CN 107071841B
Authority
CN
China
Prior art keywords
network
weight
parameters
real
optimization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710121480.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107071841A (zh
Inventor
马彬
邓红
吴利平
欧阳卫华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University of Post and Telecommunications
Original Assignee
Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University of Post and Telecommunications filed Critical Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority to CN201710121480.0A priority Critical patent/CN107071841B/zh
Publication of CN107071841A publication Critical patent/CN107071841A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107071841B publication Critical patent/CN107071841B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/14Reselecting a network or an air interface
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/24Reselection being triggered by specific parameters
    • H04W36/30Reselection being triggered by specific parameters by measured or perceived connection quality data

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种异构无线网络中基于动态权重优化的垂直切换方法。针对终端的移动性和网络状态的时变性带来的动态特性,以及不同业务类型对网络的个性化需求,导致垂直切换性能不佳的问题,从以下方面开展性能优化:首先采用层次分析法(AHP)和熵值法分别计算网络参数的主观权重和客观权重,并基于线性单目标最优化理论(SOP)初始化组合权重;其次引入权重调整因子,动态地调整各网络参数权重,以适应网络状况的动态变化特性;最后根据终端的个性化需求,采用切换阈值可调的效用函数来选择最佳接入网络。实验结果表明,本发明能有效降低终端的切换阻塞率和掉话率,减少不必要的切换,降低“乒乓效应”,提高垂直切换的综合性能。

Description

异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法
技术领域
本发明涉及移动通信领域中异构无线网络中的垂直切换方法,特别是涉及一种采用动态权重优化和具有可调切换阈值的效用函数进行垂直切换的方法。
背景技术
在异构无线网络中,MT的连接从一种网络转换到另一种网络时发生的切换称为垂直切换。垂直切换技术是异构无线网络中移动性管理的关键技术之一,直接关系到用户的服务质量(QoS)。
目前大多数针对垂直切换方法的研究都是以当前网络相关的多个判决属性作为决策指标,将垂直切换判决过程抽象为多属性决策问题。因此,为了准确刻画和处理这些判决参数,提高切换性能,近年来不少研究者将效用函数运用到了垂直切换方法中。
文献[Ormond O,Murphy J,et al.Utility-based in telligent networkselection in beyond 3G systems[C],IEEE ICCS,Istanbul,Turkey,2006,1831-1836]面向非实时的文件传输应用,考虑用户的时间要求,估计每个接入网络的文件传输时间,并基于消费盈余的概念来选择最佳接入网络。但是此方法没有考虑实时业务,不能充分满足终端不同应用类型对QoS的个性化需求。文献[Sun C,Stevens N E,et al.A constrainedMDP-based vertical handoff decision algorithm for 4G wireless networks[C].IEEE ICCS,Beijing,China,2008,2169-2174]将垂直切换判决形式化为一个以每个连接的总预期收益为目标的马尔科夫决策过程,其目标是在预期的总访问开销的约束条件下最大化每个连接的总预期收益。在切换判决中,仅考虑了不同网络的资源情况、用户的移动速度和位置信息,而没有考虑网络的其他参数,会导致判决不够准确。文献[Lee S K,SriramK,et al.Vertical handoff decision algorithms for providing optimizedperformance in heterogeneous wireless networks[J].IEEE Transactions onVehicular Technology,2009,58(2):865-881]采用一个效用函数来选择最佳的目标网络。效用函数考虑了节点的电量和不同接入网络的负载,却没有考虑网络状况的动态变化,在终端切换可能发生阻塞,降低切换性能。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种使切换判决更符合实际情况,有效降低阻塞率和掉话率、满足MT的个性化需求的异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法。本发明的技术方案如下:
一种异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法,其包括以下步骤:
101、获取候选异构网络的参数,包括:接收信号强度RSS、带宽、时延、服务费用和能耗,将这些参数分别进行归一化为两类:效益型参数和成本型参数;
102、将步骤101归一化的参数采用AHP层次分析法计算出主观权重,采用熵值法计算出客观权重,并基于SOP线性单目标最优化理论计算两者的组合权重;
103、通过权重调整因子,优化步骤102的组合权重,以适应网络状况的动态变化特性,其中权重调整因子是由网络参数的均值和方差所确定的;
104、根据步骤101归一化参数信息和步骤103优化后的权重,采用简单加权法SAW设计效用函数,计算候选网络的效用值,确定目标网络,并计算目标网络与当前网络的效用差值,并比较该效用差值是否大于可调切换阈值,确定是否触发切换。
进一步的,所述步骤101中效益型参数包括RSS、带宽;成本型参数包括时延、服务费用和能耗,两类参数的归一化方法分别为:
效益型参数:
Figure BDA0001237185140000021
成本型参数:
Figure BDA0001237185140000031
其中,cij表示第i个接入网络为用户终端提供的实际参数值,
Figure BDA0001237185140000032
表示参数cij的归一化值,且
Figure BDA0001237185140000033
cij max和cij min分别表示用户应用对cij提出的最大及最小需求值。
进一步的,所述步骤102将归一化的参数采用AHP层次分析法计算出主观权重的步骤具体包括:
1)分析评价系统中各判决参数之间的关系,构建递阶的层次结构模型,该模型中,最上层的总目标为总是最佳连接ABC,所支配的下一层的为网络的判决参数,最下层为不同的候选方案;
2)根据会话业务对网络参数的需求,依次取两个参数,本发明一共考虑了5个参数:接收信号强度RSS、带宽、时延、服务费用和能耗。依次取两个参数则是分别取RSS和带宽、RSS和时延、RSS和服务费用……,比较它们对目标层的影响,并用1~9这9个等级来标注它们对目标层影响程度的相对大小,从而得到一个判断矩阵,在本发明中该矩阵的大小是5×5;比较其对目标层的影响,按照1~9度标度确定两者的相对重要程度,用aij表示,即可得到成对的判断矩阵A=(aij)n×n;n表示所选择的参数个数;
3)对判断矩阵A的每一列进行归一化得到矩阵A’,然后对矩阵A’的每一行求均值,即可求得主观权重向量W1=(w1j)1×n中的各元素;w1j表示表示大小为1×n的主观权重向量W1中的各个元素,j=1,2,…,n;
4)通过随机一致性指标RI对W1进行一致性检验,当CR<0.1时,表明该判断矩阵A的一致性程度在允许范围以内,否则,需要对判断矩阵A进行调整,直至满足条件为止。
进一步的,所述步骤3)对矩阵A’的每一行求均值,即可求得主观权重向量W1=(w1j)1×n中的各元素的公式为:
Figure BDA0001237185140000041
进一步的,所述步骤2)采用熵值法计算客观权重向量W2=(w2j)1×n包括以下步骤:根据所述步骤101中归一化的参数值,计算第j个属性在网络i中所占的比重
Figure BDA0001237185140000042
则可得第j个属性的信息熵值
Figure BDA0001237185140000043
然后基于第j个属性的差异系数(1-ej),可以计算W2中的各个元素
Figure BDA0001237185140000044
进一步的,所述计算组合权重具体包括:计算组合权重向量W3=(w3j)1×n,由AHP和熵值法计算的主客观权重向量分别为W1和W2,用x、y分别表示W1和W2的系数,则主客观组合权重为
Figure BDA0001237185140000045
进一步的,通过最小化组合权重与W1、W2的偏差平方和fk=|W3-Wk|2,Wk表示W1或W2,k=1或2,对应前面计算的两类权重:主观权重向量W1和客观权重向量W2
可以构建和求解SOP模型
Figure BDA0001237185140000046
F表示构建的一个目标F;
该模型可以通过构造拉格朗日函数进行求解
Figure BDA0001237185140000051
wkj表示w1j或w2j,k=1或2,因为前面计算了两类权重:主观权重向量W1和客观权重向量W2,而W1、W2的元素分别是w1j、w2j。w2j第一次出现在式(5)中,表示大小为1×n的客观权重向量W2中的各个元素,j=1,2,…,n;
其中,λ为拉格朗日乘子,在约束条件下分别对x、y求偏导,并令
Figure BDA0001237185140000052
可以求得最优解x=y=0.5,将x、y代入到式(6)中即可计算组合权重向量W3
Figure BDA0001237185140000053
通过构造拉格朗日函数求解得到最优的x、y为x=y=0.5。
进一步的,所述步骤103中调整权重调整因子,优化步骤102的组合权重具体包括:组合权重向量W3需要考虑网络状况的动态变化特性,基于各参数的均值αj和标准差βj,引入权重调整因子μj,对W3进行自适应调整:
Figure BDA0001237185140000054
其中,
Figure BDA0001237185140000055
m表示m个候选网络,考虑了5个候选网络,故m=5;
Figure BDA0001237185140000056
所以,调整更新后得到各网络参数的最终权重
Figure BDA0001237185140000061
w3j表示大小为1×n的组合权重向量W3中的各个元素,j=1,2,…,n;
进一步的,所述步骤104中采用简单加权法SAW设计效用函数具体包括:
在t时刻候选网络i的效用函数可以采用SAW法表示为
Figure BDA0001237185140000062
通过式(13)计算各候选网络的效用值fi(t),并比较得出最大的fi(t)值对应的网络g,将其作为最优的目标网络。
进一步的,所述异构网络终端的业务类型可以分为三类,分别是实时业务、半实时业务和非实时业务,考虑它们对接入网络的个性化需求,当目标网络g满足以下条件时,即可进行切换
Figure BDA0001237185140000063
其中,fc(t)和fg(t)分别表示当前网络和目标网络的效用值,θ表示可调的切换阈值
θ=θth1ξ12ξ2 (15)
式中,θth为固定切换阈值,决定θ的最大值;ε1和ε2分别为实时业务和半实时业务的变化因子,决定两者的最大变化范围;ξ1和ξ2分别为实时业务和半实时业务所占比例。
本发明的优点及有益效果如下:
1.本发明针对网络状况的动态变化导致的垂直切换性能不佳的问题,首先采用AHP和熵值法分别计算网络参数的主、客观权重,并计算组合权重,然后基于权重调整因子对组合权重进行调整更新,使切换判决更符合实际情况,有效降低阻塞率和掉话率。
2.根据MT的不同业务类型对接入网络的个性化需求,设计了具有可调切换阈值的效用函数。在进行垂直切换时,MT能根据当前业务类型合理地选择切换网络,有效减少不必要的切换,降低“乒乓效应”,满足MT的个性化需求。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例方法的实现流程图;
图2为采用AHP计算主观权重的步骤;
图3为AHP的层次结构模型;
图4为异构无线网络系统模型;
图5为不同方法的切换阻塞率对比;
图6为不同方法的平均切换次数对比;
图7为实时业务比例对平均掉话率的影响;
图8为半实时业务比例对平均掉话率的影响。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是,
一种异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法,其根据网络状况的动态变化,以及终端不同业务类型对接入网络的个性化需求,设计以下垂直切换步骤:
101、获取候选网络的参数,包括:RSS、带宽、时延、服务费用和能耗。这些参数可以划分成两类:效益型和成本型,将其分别进行归一化;
102、将步骤101归一化的参数分别采用AHP和熵值法计算出两类权重:主观权重和客观权重。并基于SOP理论计算两者的组合权重。
103、通过权重调整因子,进一步优化步骤102的组合权重,以适应网络状况的动态变化特性。其中权重调整因子是由网络参数的均值和方差所确定的。
104、根据步骤101归一化参数信息和步骤103优化后的权重,采用SAW设计效用函数,计算候选网络的效用值。通过比较目标网络与当前网络的效用差值是否大于可调切换阈值,确定是否触发切换。
进一步的,所述步骤101中候选网络的参数可分为两类:成本型和效益型。其中,效益型参数越大越好,如RSS、带宽;成本型参数越小越好,如:时延、服务费用和能耗。这两类参数的归一化方法分别为:
效益型参数:
Figure BDA0001237185140000081
成本型参数:
Figure BDA0001237185140000082
其中,cij表示第i个接入网络为用户终端提供的实际参数值,cij max和cij min分别表示用户应用对cij提出的最大及最小需求值。
进一步的,MT根据所述步骤101中获取的网络参数,并归一化,按照所述步骤102中通过SOP计算组合权重具体包括步骤:
采用AHP计算主观权重向量W1=(w1j)1×n。首先分析评价系统中各判决参数之间的关系,构建层次结构模型。然后依次取两个参数,比较其对模型目标层的影响,按照1~9度标度确定两者的相对重要程度(用aij表示),即可得到成对的判断矩阵A=(aij)n×n。再者对判断矩阵A的每一列进行归一化得到矩阵A’,然后对矩阵A’的每一行求均值,即得到W1的各个元素
Figure BDA0001237185140000091
最后,通过一致性比率对主观权重向量W1进行一致性检验。
采用熵值法计算客观权重向量W2=(w2j)1×n。首先根据所述步骤101中归一化的参数值,得到参数矩阵
Figure BDA0001237185140000092
然后根据计算第j个属性在网络i中所占的比重
Figure BDA0001237185140000093
计算第j个属性的信息熵值
Figure BDA0001237185140000094
最后基于第j个属性的差异系数(1-ej),可以计算W2中的各个元素
Figure BDA0001237185140000095
计算组合权重向量W3=(w3j)1×n。由AHP和熵值法计算的主客观权重向量分别为W1和W2,用x、y分别表示W1和W2的系数,则主客观组合权重为
Figure BDA0001237185140000096
为了既考虑用户的主观偏好,又兼顾决策的客观真实性,达到主客观的统一,通过最小化组合权重与W1、W2的偏差平方和fk=|W3-Wk|2,可以构建和求解SOP模型
Figure BDA0001237185140000097
该模型可以通过构造拉格朗日函数进行求解
Figure BDA0001237185140000101
其中,λ为拉格朗日乘子。在约束条件下分别对x、y求偏导,并令
Figure BDA0001237185140000102
可以求得最优解x=y=0.5。将x、y代入到式(6)中即可计算组合权重向量W3
进一步的,所述步骤102中组合权重向量W3需要考虑网络状况的动态变化特性,基于各参数的均值αj和标准差βj,引入权重调整因子μj,对W3进行自适应调整:
Figure BDA0001237185140000103
其中,
Figure BDA0001237185140000104
Figure BDA0001237185140000105
所以,调整更新后得到各网络参数的最终权重
Figure BDA0001237185140000106
进一步的,根据所述步骤101中归一化参数值和步骤103中各网络参数的权重,在t时刻候选网络i的效用函数可以采用SAW法表示为
Figure BDA0001237185140000107
通过式(13)计算各候选网络的效用值fi(t),并比较得出最大的fi(t)值对应的网络g,将其作为最优的目标网络。
进一步的,所述终端的业务类型可以分为三类,分别是实时业务、半实时业务和非实时业务。考虑它们对接入网络的个性化需求,当目标网络g满足以下条件时,即可进行切换
Figure BDA0001237185140000111
其中,fc(t)和fg(t)分别表示当前网络和目标网络的效用值,θ表示可调的切换阈值
θ=θth1ξ12ξ2 (15)
式中,θth为固定切换阈值,决定θ的最大值;ε1和ε2分别为实时业务和半实时业务的变化因子,决定两者的最大变化范围;ξ1和ξ2分别为实时业务和半实时业务所占比例。
该方法综合考虑了网络状况的动态变化对切换性能的影响,以及不同业务类型的对接入网络的个性化需求,不仅能降低切换阻塞率和掉话率,还能减少不必要的切换,降低“乒乓效应”。
本发明提出的图1所示的垂直切换方法包括以下步骤:
步骤一、获取候选网络的参数,包括:RSS、带宽、时延、服务费用和能耗。这些参数可以划分成两类:效益型和成本型,将其分别进行归一化。
步骤二、将归一化参数分别采用AHP和熵值法计算出两类权重:主观权重和客观权重,并基于SOP理论计算两者的组合权重。
步骤三、通过权重调整因子,进一步优化组合权重,以适应网络状况的动态变化特性,其中权重调整因子是由网络参数的均值和方差所确定的。
步骤四、根据归一化参数和优化的组合权重,采用SAW设计效用函数,计算候选网络的效用值。通过比较目标网络与当前网络的效用差值是否大于可调切换阈值,确定是否触发切换。
我们首先对图2所示的主观权重向量的计算步骤进行分析:
(1)分析评价系统中各判决参数之间的关系,构建图3所示的递阶的层次结构模型。该模型中,最上层的总目标为总是最佳连接(ABC),所支配的下一层的为网络的判决参数,如RSS、带宽、时延等,最下层为不同的候选方案。
(2)根据会话业务对网络参数的需求,依次取两个参数,比较其对目标层的影响,按照1~9度标度确定两者的相对重要程度(用aij表示),即可得到成对的判断矩阵A=(aij)n×n
(3)对判断矩阵A的每一列进行归一化得到矩阵A’,然后对矩阵A’的每一行求均值,即可求得主观权重向量W1=(w1j)1×n中的各元素。
(4)通过随机一致性指标(RI)对W1进行一致性检验。当CR<0.1时,表明该判断矩阵A的一致性程度在允许范围以内。否则,需要对判断矩阵A进行调整,直至满足条件为止。
为了对本发明进行验证,我们在MATLAB平台上进行仿真实验,并设置如下仿真场景:场景内分布有2个LTE和3个WLAN,如图4所示,LTE和WLAN的半径分别为600m和100m。终端每隔一段时间随机改变运动方向,系统呼叫到达率和离开率均服从参数为λ的泊松分布,平均服务时间为40s。
为了进一步突出本发明的优越性,将本发明所提方法与文献[Wei S,Qing AZ.Cost-function-based network selection strategy in integrated wireless andmobile networks[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2008,57(6):3778-3788]中基于代价函数的网络选择策略(Cost-Function-Based Network SelectionStrategy,CFNS)、文献[Bhosale S,Daruwala R.Multi-criteria vertical handoffdecision algorithm using analytic hierarchy modeling and simple additiveweighting in an integrated WLAN/WiMAX/UMTS environment-A case study[J].KSIITransactions on Internet and Information Systems,2014,8(1):35-57]中基于层次分析法和简单加权法的多准则切换判决算法(Vertical Handoff Decision AlgorithmUsing Hierarchy Modeling and Additive Weighting,AHP-SAW)进行比较分析,得到如图5-8所示的仿真结果。
图5显示了三种算法在不同到达率下的平均阻塞率。随着单位时间内到达的用户数的增加,采用三种算法的平均阻塞率都呈递增趋势。但是,采用多属性AHP-SAW算法比采用RSS和带宽两个判决属性的CFNS算法平均阻塞率低,体现出了综合考虑多个判决属性算法的优越性。另外,本文算法的平均阻塞率比AHP-SAW算法更低,这是因为本文算法在切换判决阶段考虑了网络状况的动态变化特性,引入权重调整机制,较好地保证了切换的有效性,从而使阻塞率有了一定改善。
由于终端的移动性,使其经历的网络条件不断变化,从而产生了多次网络选择的过程。本节假设MT按照如图4所示的具有代表性的运动轨迹进行移动,对其切换过程进行多次仿真,统计出如图6所示的平均累计切换次数。随着用户移动距离的增加,经历的切换次数也不断增加。在穿过异构网络的整个过程中,采用CFNS算法发生了13.42次切换,采用AHP-SAW算法发生了12.04次切换,而采用本文算法发生了10.88次切换。这说明本文算法经历的切换次数少于其余两种算法。究其原因,在确定属性权重时采用组合赋权法与权重动态调整相结合之后,使网络选择时的判决结果更接近实际情况,改善了CFNS算法仅考虑两个属性判决不够准确以及AHP-SAW算法主观性太强的问题,使得不必要切换次数明显减少。
本文通过平均掉话率来分析可调切换阈值的影响。可以设定适当的仿真值:θth=0.18(或θth=0.16),ε2=0.08,ξ2=0.3,通过ε1和ξ1的变化来引起θ的变化;同理,设定θth=0.18(或θth=0.16),ε1=0.12,ξ1=0.3,,通过ε2和ξ2的变化来引起θ的变化。仿真结果如图7、图8所示。可以看出,当θth减少时,引起θ值的减少,使掉话率降低;当ε1或ε2减少时,引起θ值的增加,使掉话率增加。而且,无论是AHP-SAW算法还是本文算法,随着ξ1或ξ2的增加,切换的掉话率都逐渐降低。因为当用户的实时业务或半实时业务的比例增加时,通过式(15)引起θ值减少,而θ值的降低使用户面临的可选择网络的机会增加,可以更快地向目标网络切换,从而降低了切换的掉话率。另外,本文算法的性能始终优于AHP-SAW算法,这是因为动态权重优化带来了更好的性能。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后,技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法,其特征在于,包括以下步骤:
101、获取候选异构网络的参数,包括:接收信号强度RSS、带宽、时延、服务费用和能耗,将这些参数分别进行归一化为两类:效益型参数和成本型参数;
102、将步骤101归一化的参数采用AHP层次分析法计算出主观权重,采用熵值法计算出客观权重,并基于SOP线性单目标最优化理论计算两者的组合权重;
103、通过权重调整因子,优化步骤102的组合权重,以适应网络状况的动态变化特性,其中权重调整因子是由网络参数的均值和方差所确定的;所述步骤103中调整权重调整因子,优化步骤102的组合权重具体包括:组合权重向量W3需要考虑网络状况的动态变化特性,基于各参数的均值αj和标准差βj,引入权重调整因子μj,对W3进行自适应调整:
Figure FDA0002412212370000011
其中,
Figure FDA0002412212370000012
cij表示第i个接入网络为用户终端提供的实际参数值,
Figure FDA0002412212370000013
表示参数cij的归一化值,m表示m个候选网络,考虑了5个候选网络,故m=5;
Figure FDA0002412212370000014
所以,调整更新后得到各网络参数的最终权重
Figure FDA0002412212370000015
w3j表示大小为1×n的组合权重向量W3中的各个元素,j=1,2,…,n;n表示所选择的参数个数;j表示所选择的第j个参数;
104、根据步骤101归一化参数信息和步骤103优化后的权重,采用简单加权法SAW设计效用函数,计算候选网络的效用值,确定目标网络,并计算目标网络与当前网络的效用差值,并比较该效用差值是否大于可调切换阈值,确定是否触发切换;
所述异构网络终端的业务类型可以分为三类,分别是实时业务、半实时业务和非实时业务,考虑它们对接入网络的个性化需求,当目标网络g满足以下条件时,即可进行切换
Figure FDA0002412212370000021
其中,fc(t)和fg(t)分别表示当前网络和目标网络的效用值,θ表示可调的切换阈值
θ=θth1ξ12ξ2 (15)
式中,θth为固定切换阈值,决定θ的最大值;ε1和ε2分别为实时业务和半实时业务的变化因子,决定两者的最大变化范围;ξ1和ξ2分别为实时业务和半实时业务所占比例。
2.根据权利要求1所述的异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法,其特征在于,所述步骤101中效益型参数包括RSS、带宽;成本型参数包括时延、服务费用和能耗,两类参数的归一化方法分别为:
效益型参数:
Figure FDA0002412212370000022
成本型参数:
Figure FDA0002412212370000023
其中,cij表示第i个接入网络为用户终端提供的实际参数值,
Figure FDA0002412212370000031
表示参数cij的归一化值,且
Figure FDA0002412212370000032
cij max和cij min分别表示用户应用对cij提出的最大及最小需求值。
3.根据权利要求1或2所述的异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法,其特征在于,所述步骤102将归一化的参数采用AHP层次分析法计算出主观权重的步骤具体包括:
1)分析评价系统中各判决参数之间的关系,构建递阶的层次结构模型,该模型中,最上层的总目标为总是最佳连接ABC,所支配的下一层的为网络的判决参数,最下层为不同的候选方案;
2)根据会话业务对网络参数的需求,依次取两个参数,比较其对目标层的影响,按照1~9度标度确定两者的相对重要程度,用aij表示,即可得到成对的判断矩阵A=(aij)n×n;n表示所选择的参数个数;
3)对判断矩阵A的每一列进行归一化得到矩阵A’,然后对矩阵A’的每一行求均值,即可求得主观权重向量W1=(w1j)1×n中的各元素;w1j表示大小为1×n的主观权重向量W1中的各个元素,j=1,2,…,n;
4)通过随机一致性指标RI对W1进行一致性检验,当CR<0.1时,表明该判断矩阵A的一致性程度在允许范围以内,否则,需要对判断矩阵A进行调整,直至满足条件为止。
4.根据权利要求3所述的异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法,其特征在于,所述步骤3)对矩阵A’的每一行求均值,即可求得主观权重向量W1=(w1j)1×n中的各元素的公式为:
Figure FDA0002412212370000033
5.根据权利要求1所述的异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法,其特征在于,所述步骤102)采用熵值法计算客观权重向量W2=(w2j)1×n包括以下步骤:根据所述步骤101中归一化的参数值,计算第j个属性在网络i中所占的比重
Figure FDA0002412212370000041
则可得第j个属性的信息熵值
Figure FDA0002412212370000042
然后基于第j个属性的差异系数(1-ej),m表示m个候选网络,可以计算W2中的各个元素
Figure FDA0002412212370000043
6.根据权利要求1或2所述的异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法,其特征在于,所述计算组合权重具体包括:计算组合权重向量W3=(w3j)1×n,由AHP和熵值法计算的主客观权重向量分别为W1和W2,用x、y分别表示W1和W2的系数,则主客观组合权重为
Figure FDA0002412212370000044
7.根据权利要求6所述的异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法,其特征在于,通过最小化组合权重与W1、W2的偏差平方和fk=|W3-Wk|2,Wk表示W1或W2,k=1或2,对应前面计算的两类权重:主观权重向量W1和客观权重向量W2
可以构建和求解SOP模型
Figure FDA0002412212370000045
F表示构建的一个目标F;
该模型可以通过构造拉格朗日函数进行求解
Figure FDA0002412212370000051
wkj表示w1j或w2j,k=1或2,因为前面计算了两类权重:主观权重向量W1和客观权重向量W2,而W1、W2的元素分别是w1j、w2j,w2j第一次出现在式(5)中,表示大小为1×n的客观权重向量W2中的各个元素,j=1,2,…,n;
其中,λ为拉格朗日乘子,在约束条件下分别对x、y求偏导,并令
Figure FDA0002412212370000052
可以求得最优解x=y=0.5,将x、y代入到式(6)中即可计算组合权重向量W3
8.根据权利要求1所述的异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法,
其特征在于,所述步骤104中采用简单加权法SAW设计效用函数具体包括:
在t时刻候选网络i的效用函数可以采用SAW法表示为
Figure FDA0002412212370000053
通过式(13)计算各候选网络的效用值fi(t),并比较得出最大的fi(t)值对应的网络g,将其作为最优的目标网络。
CN201710121480.0A 2017-03-02 2017-03-02 异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法 Active CN107071841B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710121480.0A CN107071841B (zh) 2017-03-02 2017-03-02 异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710121480.0A CN107071841B (zh) 2017-03-02 2017-03-02 异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107071841A CN107071841A (zh) 2017-08-18
CN107071841B true CN107071841B (zh) 2020-05-12

Family

ID=59621499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710121480.0A Active CN107071841B (zh) 2017-03-02 2017-03-02 异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107071841B (zh)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107659977B (zh) * 2017-10-27 2019-12-10 西安电子科技大学 基于vlc的室内异构网络接入选择方法
CN108235390B (zh) * 2017-12-01 2020-11-10 吉林大学 一种异构无线网络中基于贝叶斯决策的垂直切换方法
CN110166269A (zh) * 2018-02-13 2019-08-23 华为技术有限公司 网络能力确定方法及装置
CN108419274B (zh) * 2018-02-28 2020-07-28 华南理工大学 一种基于效用函数的异构无线网络选择方法
CN108770025B (zh) * 2018-05-31 2020-01-31 西安电子科技大学 基于ran切片的异构无线网络切换方法
CN109085663A (zh) * 2018-07-20 2018-12-25 中国矿业大学 一种致密砂岩储层层理缝识别方法
CN109151953B (zh) * 2018-09-25 2021-04-27 华北电力大学(保定) 一种基于用户和网络双侧收益的网络接入选择计算方法
CN109121149B (zh) * 2018-09-29 2021-12-28 闻泰通讯股份有限公司 无线网络自主优化方法、装置、设备和存储介质
CN109219071B (zh) * 2018-11-05 2021-09-10 重庆邮电大学 异构无线网络中基于业务分级的垂直切换方法
CN109286959B (zh) * 2018-11-07 2021-04-09 吉林大学 一种基于层次分析法的异构无线网络垂直切换方法
CN109413718A (zh) * 2018-11-13 2019-03-01 胡青 一种船端异构网络环境下最优数字通信模式选择方法
CN109548102A (zh) * 2019-01-08 2019-03-29 重庆邮电大学 一种基于认知无线电自适应扫描周期的网络垂直切换方法
CN109756892A (zh) * 2019-01-15 2019-05-14 安徽理工大学 一种基于异构网络的网络选择和数据传输加密的方法
CN110113803B (zh) * 2019-03-20 2021-06-29 西安电子科技大学 一种异构网络中基于用户体验的网络接入选择方法
CN110601758A (zh) * 2019-07-12 2019-12-20 重庆邮电大学 可见光通信系统的车联网多属性切换方法
CN110677861B (zh) * 2019-09-26 2022-11-04 兰州交通大学 面向5g异构网络的网络选择方法
CN110837856B (zh) * 2019-10-31 2023-05-30 深圳市商汤科技有限公司 神经网络训练及目标检测方法、装置、设备和存储介质
CN110933691B (zh) * 2019-11-28 2022-06-21 哈尔滨工业大学 一种用于专用融合网络中基于相对熵和理想解的垂直切换方法
CN110996366B (zh) * 2019-12-13 2021-10-22 哈尔滨工业大学 一种异构专用网络垂直切换中权重确定方法
CN112996063B (zh) * 2019-12-18 2023-04-07 中国移动通信集团四川有限公司 一种网络切换方法及服务器
CN111182454B (zh) * 2020-02-24 2021-02-09 重庆邮电大学 异构无线网络中综合效益最大化的智能接入方法
CN111510879B (zh) * 2020-04-20 2022-03-15 武汉科技大学 基于多约束效用函数的异构车联网网络选择方法及系统
CN112566196B (zh) * 2020-11-04 2023-11-03 北京中电飞华通信有限公司 一种基于智能电网的异构网络接入选择方法及相关设备
CN112566219B (zh) * 2020-12-03 2023-05-19 国网甘肃省电力公司信息通信公司 一种电力通信异构网络选择的权重确定方法
CN112672402B (zh) * 2020-12-10 2022-05-03 重庆邮电大学 超密集异构无线网络中基于网络推荐的接入选择方法
CN112672393B (zh) * 2020-12-10 2023-03-28 重庆邮电大学 超密集异构无线网络中自适应终端需求的垂直切换方法
CN113162674B (zh) * 2020-12-30 2023-03-31 国网甘肃省电力公司信息通信公司 一种应用于空天地一体化无线通信的卫星选择方法
CN112953825A (zh) * 2021-01-26 2021-06-11 中山大学 一种属性异构网络嵌入方法、装置、设备和介质
CN113038557B (zh) * 2021-03-22 2023-01-24 南京工程学院 一种异构泛在网络越区切换及其优化方法
CN113490248B (zh) * 2021-07-27 2022-03-11 重庆邮电大学 一种多模终端切换方法及装置
CN113873605B (zh) * 2021-09-18 2023-07-21 联想(北京)有限公司 网络切换方法、装置、电子设备及存储介质
CN114885388B (zh) * 2022-04-29 2024-01-19 广西师范大学 联合rss预测的多业务类型自适应切换判决方法
CN115175274A (zh) * 2022-07-13 2022-10-11 国网山西省电力公司信息通信分公司 面向智能配电的5g异构无线网络接入选择方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102984760A (zh) * 2012-11-22 2013-03-20 北京邮电大学 一种异构无线网络间垂直切换的判决方法
CN103108382A (zh) * 2012-11-20 2013-05-15 南京邮电大学 一种基于网络层次分析法的异构网络多属性决策方法
CN103428824A (zh) * 2013-09-04 2013-12-04 国家电网公司 多网络环境下的网络选择方法、装置及移动终端
CN104185248A (zh) * 2014-02-19 2014-12-03 上海物联网有限公司 一种基于分级的异构网联合接入控制方法
CN105373967A (zh) * 2015-11-19 2016-03-02 许昌许继软件技术有限公司 一种基于博弈论组合赋权的光伏电站性能评估方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103108382A (zh) * 2012-11-20 2013-05-15 南京邮电大学 一种基于网络层次分析法的异构网络多属性决策方法
CN102984760A (zh) * 2012-11-22 2013-03-20 北京邮电大学 一种异构无线网络间垂直切换的判决方法
CN103428824A (zh) * 2013-09-04 2013-12-04 国家电网公司 多网络环境下的网络选择方法、装置及移动终端
CN104185248A (zh) * 2014-02-19 2014-12-03 上海物联网有限公司 一种基于分级的异构网联合接入控制方法
CN105373967A (zh) * 2015-11-19 2016-03-02 许昌许继软件技术有限公司 一种基于博弈论组合赋权的光伏电站性能评估方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于多属性决策的异构无线网络接入选择方案设计;陈芳;《南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文》;20141231;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107071841A (zh) 2017-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107071841B (zh) 异构网络中基于动态权重优化的垂直切换方法
CN106413017B (zh) 异构网络中面向终端个性化服务的模糊垂直切换方法
CN108235390B (zh) 一种异构无线网络中基于贝叶斯决策的垂直切换方法
CN109286959B (zh) 一种基于层次分析法的异构无线网络垂直切换方法
CN104185248B (zh) 一种基于分级的异构网联合接入控制方法
CN107484209B (zh) 一种考虑用户QoS的网络负载均衡垂直切换方法
Liang et al. Network selection algorithm for heterogeneous wireless networks based on service characteristics and user preferences
CN109219071B (zh) 异构无线网络中基于业务分级的垂直切换方法
CN106102099B (zh) 一种基于驻留时间的异构车联网切换方法
CN104093009B (zh) 无线自组织网络中基于网络效用的视频传输方法
Mehbodniya et al. A fuzzy extension of VIKOR for target network selection in heterogeneous wireless environments
CN107889195B (zh) 一种区分业务的自学习异构无线网络接入选择方法
Ramirez-Perez et al. On the effectiveness of multi-criteria decision mechanisms for vertical handoff
CN105813123B (zh) 基于预测呼叫阻塞率预筛选网络的异构网络接入选择方法
CN110267274A (zh) 一种根据用户间社会信誉度选择传感用户的频谱共享方法
CN105246124A (zh) 一种异构无线网络联合接纳控制方法
Abid et al. A utility-based handover decision scheme for heterogeneous wireless networks
CN113225773B (zh) 超密集异构无线网络中网络环境感知自适应切换判决方法
CN110113803B (zh) 一种异构网络中基于用户体验的网络接入选择方法
CN110324869B (zh) 一种用户接入方法和基站
CN106535226A (zh) 一种基于协同学理论的多网络协同选择和聚合方法
Ouyang et al. An vertical handover introduced by adaptive mechanism based on fuzzy analytic hierarchy process for heterogeneous networks
Zhang et al. Statistical multiplexing gain analysis of processing resources in centralized radio access networks
Yang et al. QoE-based MEC-assisted predictive adaptive video streaming for on-road driving scenarios
Sun et al. Group vertical handover in heterogeneous radio access networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant