一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中用戶與網(wǎng)絡(luò)雙向選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域，具體地說，是在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中，多用戶同時(shí)發(fā)起業(yè)務(wù) 接入請(qǐng)求或因移動(dòng)而切換時(shí)對(duì)各候選網(wǎng)絡(luò)排序，各候選網(wǎng)絡(luò)也對(duì)用戶排序，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載， 實(shí)現(xiàn)用戶與網(wǎng)絡(luò)雙向擇優(yōu)匹配選擇的一種方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的迅猛增長和服務(wù)質(zhì)量要求的不斷提高，促使無線通信技術(shù)不斷 發(fā)展。不同通信體制能提供不同的通信服務(wù)，但特性比較單一，如廣域移動(dòng)網(wǎng)雖能支持漫 游、移動(dòng)，但數(shù)據(jù)傳輸速率較低，而無線局域網(wǎng)雖能提供高速接入服務(wù)，但不支持切換、漫 游。為了滿足人們對(duì)無線通信服務(wù)時(shí)間、空間和質(zhì)量的差異化需要，將多種技術(shù)體制部署 的網(wǎng)絡(luò)融合形成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（HetNet)能發(fā)揮各自優(yōu)勢、互為補(bǔ)充。從用戶側(cè)看，異構(gòu)多 網(wǎng)共存能實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋，為用戶提供更好的通信服務(wù)，由于不同網(wǎng)絡(luò)在體系結(jié)構(gòu)和提供的 QoS(QualityofService)等方面存在差異，用戶端需依據(jù)自身需求或業(yè)務(wù)需求選擇最佳 接入網(wǎng)絡(luò)。從網(wǎng)絡(luò)側(cè)看，異構(gòu)多網(wǎng)共存是一種網(wǎng)絡(luò)間博弈，網(wǎng)絡(luò)端需執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)綜合性能預(yù) 測、排序，避免擁塞，均衡負(fù)載，最大化網(wǎng)絡(luò)資源利用率和自身效益。
[0003] 在進(jìn)行接入選擇時(shí)，多屬性決策算法能通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)、終端、業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息的綜 合評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、終端、業(yè)務(wù)間的最佳匹配，為終端與業(yè)務(wù)選擇最佳接入網(wǎng)絡(luò)。然而，多屬 性決策算法一輪只能接入一個(gè)用戶，僅適用于用戶陸續(xù)到達(dá)的單用戶接入選擇場景，而在 實(shí)際應(yīng)用中，不可避免會(huì)有多用戶集中發(fā)起業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求情形，如交通工具中的用戶從一 個(gè)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)而發(fā)生的群體性接入請(qǐng)求或人群密集地多用戶同時(shí)發(fā)起的群體 性接入請(qǐng)求。此時(shí)采用傳統(tǒng)的多屬性決策算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)選擇時(shí)，容易導(dǎo)致接入效率低，接入 失敗率高，用戶滿意度低等不足。因此，在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中，綜合考慮雙方效益，執(zhí)行用戶和 網(wǎng)絡(luò)雙向選擇是亟待解決的技術(shù)難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明綜合考慮用戶偏好和業(yè)務(wù)需求以及網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶的支持度和自身效益，針 對(duì)異構(gòu)多無線網(wǎng)絡(luò)共存場景，在多用戶群體性發(fā)起業(yè)務(wù)接入請(qǐng)求時(shí)，用戶側(cè)采用模糊層次 分析法（fuzzyanalytichierarchyprocess,FAHP)、改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)差法（modifiedstandard deviation,MSD)和逼近理想解排序法（techniquefororderpreferencebysimilarity toanidealsolution,T0PSIS)融合執(zhí)行候選網(wǎng)絡(luò)綜合性能排序；網(wǎng)絡(luò)側(cè)結(jié)合多屬性決策 和效益函數(shù)對(duì)請(qǐng)求接入用戶進(jìn)行偏好排序，采用動(dòng)態(tài)匹配博弈，用戶側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)同時(shí)開啟 匹配窗口進(jìn)行多對(duì)多博弈，并根據(jù)接入情況實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整匹配參數(shù)，能顯著提高用戶接入 效率，保證用戶高效選擇網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)追求用戶和網(wǎng)絡(luò)整體滿意度最佳。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中用戶與網(wǎng)絡(luò)雙向選擇方 法，由以下步驟組成：
[0006] 步驟一，采集信息，用戶側(cè)根據(jù)自身檢測功能并接收來自網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的周期性消息 獲取所有網(wǎng)絡(luò)信息，如傳輸速率、時(shí)延、丟包率、能耗、資費(fèi)、可承載負(fù)荷和覆蓋半徑等；網(wǎng)絡(luò) 側(cè)根據(jù)用戶發(fā)送信息獲得用戶移動(dòng)速度、切換時(shí)間、業(yè)務(wù)類型等所有用戶信息，用戶側(cè)和網(wǎng) 絡(luò)側(cè)將收集到的信息發(fā)送到匹配決策引擎（matchingdecisionmakingengine,MDE)，MDE 將所有接入請(qǐng)求用戶存入接入請(qǐng)求用戶表，將所有候選網(wǎng)絡(luò)存入候選網(wǎng)絡(luò)表；
[0007] 步驟二，計(jì)算接入請(qǐng)求用戶表中所有用戶對(duì)候選網(wǎng)絡(luò)的效用并對(duì)網(wǎng)絡(luò)排序，用戶 側(cè)采用FAHP+MSD+TOPSIS融合算法評(píng)估候選網(wǎng)絡(luò)的綜合性能，用戶i選擇傳輸速率、時(shí)延、 丟包率、能耗、資費(fèi)和可承載負(fù)荷作為表征候選網(wǎng)絡(luò)綜合性能的決策屬性，建立用戶i對(duì)M 個(gè)候選網(wǎng)絡(luò)的決策矩陣為：
[0008]
[0009] 其中d]p為候選網(wǎng)絡(luò)j中屬性p的值，對(duì)決策矩陣歸一化處理得到歸一化決策矩 陣，
[0010]
[0011]其中
構(gòu)建層次化結(jié)構(gòu)模型，采用FAHP算法對(duì)各決策屬性兩 兩比較，根據(jù)決策屬性的相對(duì)重要性建立模糊判決矩陣，計(jì)算各決策屬性的主觀權(quán)重Ws = [?sl，…，《s6];采用MDS算法分析各決策屬性標(biāo)準(zhǔn)差與各決策屬性之間的沖突性，計(jì)算各 決策屬性的客觀權(quán)重1= [?。:，…，《。6];將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重加權(quán)組合得到復(fù)合權(quán)重 W= [?1，…，《6] =aws+(l-a)Wo，《k=a?sp+(l-a)?op，p= 1，…6,0 <a< 1，用 復(fù)合權(quán)重對(duì)歸一化決策矩陣加權(quán)得到加權(quán)歸一化決策矩陣，
[0012]
[0013] 其中心，采用T0PSIS算法計(jì)算各候選網(wǎng)絡(luò)與最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)的距離供(《%)，
[0014]
[0015
向下型決策屬性< =min()，匕=max()，根據(jù)辦值對(duì)各候選網(wǎng)絡(luò)降序排列，獲得 候選網(wǎng)絡(luò)排序表，
[0016]
[0017] 步驟三，網(wǎng)絡(luò)j根據(jù)可承載負(fù)荷、覆蓋半徑以及用戶移動(dòng)速度、切換時(shí)間、業(yè)務(wù)類 型、所需帶寬生成網(wǎng)絡(luò)側(cè)效用函數(shù)巾（use^)，并根據(jù)效用值對(duì)所有接入請(qǐng)求用戶排序，建 立接入請(qǐng)求用戶排序表，網(wǎng)絡(luò)j匹配運(yùn)行業(yè)務(wù)k的用戶i時(shí)，其效用函數(shù)
[0018] <}) (user；)j=Tk[wr (1-Fr) +wbFb+wtFt],
[0019] 其中，0<yk彡1為業(yè)務(wù)k的優(yōu)先度，業(yè)務(wù)類型分為會(huì)話類（talk)業(yè)務(wù)、交互類 (interoperate)業(yè)務(wù)、流媒體類（stream)業(yè)務(wù)和后臺(tái)類（back)業(yè)務(wù)，設(shè)置優(yōu)先度ytalk>yint_rate> 丫 streaB> 丫 -^\，％分別為用戶移動(dòng)性支持、業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬支持和切換時(shí) 間支持權(quán)重，F(xiàn)r=vit/h表征用戶移動(dòng)性因素，vi為用戶i的移動(dòng)速度，rj為網(wǎng)絡(luò)j的覆蓋 半徑，F(xiàn)b= 表征業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬因素，Bkj為業(yè)務(wù)k向網(wǎng)絡(luò)j申請(qǐng)的帶寬需 求，和\。。_^分別為網(wǎng)絡(luò)j的總可用帶寬和當(dāng)前已用帶寬，F(xiàn)t=max[(t-tth)/t, 0]表征 切換時(shí)間因素，t為距上次切換的時(shí)間間隔，tth為允許切換的最大時(shí)間間隔，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)資源不 足時(shí)，高優(yōu)先度業(yè)務(wù)優(yōu)先接入，當(dāng)新用戶到達(dá)時(shí)，F(xiàn)t= 0,巾（userJ,表征了網(wǎng)絡(luò)j對(duì)業(yè)務(wù)的 支持度，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和切換用戶的優(yōu)先度高，覆蓋范圍小的網(wǎng)絡(luò)更偏好于移動(dòng)較慢的用戶；
[0020] 步驟四，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)側(cè)效用函數(shù)對(duì)用戶排序：網(wǎng)絡(luò)j根據(jù)所有與接入請(qǐng)求用戶匹配 獲得的效用值巾（userj對(duì)用戶排序，建立接入請(qǐng)求用戶排序表NOOj，
[0021] N(u)j= {<i>(user1；) > <i> (user2j) > . . . > <i> (usernj)},
[0022] 式中usernj表示在網(wǎng)絡(luò)j的接入請(qǐng)求用戶排序表位于第n位的用戶；
[0023] 步驟五，計(jì)算用戶i的候選網(wǎng)絡(luò)匹配窗口K，并建立優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)表，
[0024]
[0025] 式中0i表示為用戶i設(shè)定的參數(shù)，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，將候選網(wǎng)絡(luò)匹配窗口K 內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)作為用戶i的優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)表Rfch，
[0026] R(n) ;={netn,neti2, . . . ,netiK}；
[0027] 步驟六，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)j的接入用戶匹配窗口R，并建立優(yōu)選用戶表，網(wǎng)絡(luò)j的接入用戶 按接入請(qǐng)求用戶排序表N(u),接入，根據(jù)用戶的請(qǐng)求帶寬Bk]計(jì)算網(wǎng)絡(luò)j允許接入的最大用 戶數(shù)即為接入用戶匹配窗口R，
[0028]
[0029]將NOOj中前R個(gè)用戶作為網(wǎng)絡(luò)j的優(yōu)選用戶表R(u)j，
[0030] R(u)j={useru,user2j, . . . ,userRj}；
[0031] 步驟七，用戶和網(wǎng)絡(luò)匹配博弈，用戶i首先接入優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)表lUnh中的netu，然后 查詢neh的優(yōu)選用戶表R(u)u，若有用戶i，接入成功，否則用戶i接入優(yōu)選網(wǎng)