異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換方法及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，一方面各種不同類(lèi)型的無(wú)線接入技術(shù)不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)在 較主流的無(wú)線接入技術(shù)主要包括無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（如Bluetooth)、無(wú)線局域網(wǎng)（如Wi-Fi)、無(wú)線 城域網(wǎng)（如WiMAX)、公眾移動(dòng)通信網(wǎng)（如2G、3G)以及Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)等。另一方面，隨著智能設(shè)備 的廣泛普及，人們的通信方式不再局限于語(yǔ)音通話，更要求支持視頻電話，多媒體游戲等業(yè) 務(wù)，單一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)逐漸不能滿足用戶的多種需求。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)逐步走向融合是下一代網(wǎng)絡(luò) 發(fā)展的大勢(shì)所趨，在復(fù)雜的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，當(dāng)用戶從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)網(wǎng) 絡(luò)覆蓋區(qū)域時(shí)，如何保持用戶通信的連續(xù)性和通信的質(zhì)量是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。實(shí)現(xiàn)異 構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫覆蓋和保障用戶QoS的重要技術(shù)之一是移動(dòng)性管理技術(shù)，而移動(dòng)性管理技術(shù)的 關(guān)鍵技術(shù)首推垂直切換技術(shù)。在異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)下發(fā)生網(wǎng)絡(luò)切換，不再僅僅是傳統(tǒng)的移動(dòng)終 端在同種技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)的不同基站間的切換，為了滿足用戶的多種通信需求，為用戶提供最 佳的通信體驗(yàn)，出現(xiàn)了更多的涉及不同技術(shù)和結(jié)構(gòu)或者不同運(yùn)營(yíng)商之間的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的 切換，亦即垂直切換(VH，Vertical Handoff)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)縫的垂直切換是網(wǎng)絡(luò)融合的 基礎(chǔ)，是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理中的重要研究?jī)?nèi)容。
[0003] 目前，提出的垂直切換算法有基于RSS(Received Signal Strength)判決算法，該 算法比較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但只考慮接收信號(hào)強(qiáng)度，算法比較單一;還有基于人工智能判決 算法，該算法在一定程度上判決的結(jié)果比較精確，但是算法的計(jì)算量和復(fù)雜度很大，導(dǎo)致其 應(yīng)用范圍受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換方法及其系 統(tǒng)，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際負(fù)載狀況切換網(wǎng)絡(luò)，保證在復(fù)雜的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)使用的負(fù) 載均衡。
[0005] 本發(fā)明的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換方法，技術(shù)方案如下，包括：
[0006 ]獲取多模終端當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的流量，根據(jù)所述流量預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)刻流量；
[0007] 根據(jù)下一個(gè)時(shí)刻流量確定進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)選擇階段，在網(wǎng)絡(luò)選擇階段基于RSS對(duì)備選網(wǎng) 絡(luò)進(jìn)行篩選，得到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)；
[0008] 獲取當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)、目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信息，根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信息 得到當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值；
[0009] 根據(jù)當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切換。
[0010] 本發(fā)明的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換系統(tǒng)，包括：
[0011] 流量預(yù)測(cè)模塊，用于獲取多模終端當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的流量，根據(jù)所述流量預(yù)測(cè)下一 個(gè)時(shí)刻流量；
[0012] 網(wǎng)絡(luò)篩選模塊，用于根據(jù)下一個(gè)時(shí)刻流量確定進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)選擇階段，在網(wǎng)絡(luò)選擇階 段基于RSS對(duì)備選網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行篩選，得到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)；
[0013] 計(jì)算模塊，用于獲取當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)、目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信息，根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò) 評(píng)價(jià)屬性信息得到當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值；
[0014] 網(wǎng)絡(luò)切換模塊，用于根據(jù)當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值進(jìn) 行網(wǎng)絡(luò)切換。
[0015] 本發(fā)明的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換方法及其系統(tǒng)，根據(jù)多模終端當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的流量預(yù) 測(cè)下一個(gè)時(shí)刻流量，基于RSS對(duì)備選網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行篩選，得到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，再根據(jù)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信 息得到當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切換，因此，本發(fā)明 能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際負(fù)載狀況，以及網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信息綜合評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的性能，保證在復(fù)雜 的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)使用的負(fù)載均衡。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為一個(gè)實(shí)施例的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換方法的流程示意圖；
[0017] 圖2為一個(gè)較佳實(shí)現(xiàn)方式的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換方法的流程示意圖；
[0018] 圖3為一個(gè)較佳實(shí)現(xiàn)方式的仿真主流的三種無(wú)線接入方式組成的異構(gòu)無(wú)線環(huán)境 圖；
[0019 ]圖4為一個(gè)實(shí)施例的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一步地詳細(xì)描述。
[0021] 請(qǐng)參閱圖1中一個(gè)實(shí)施例的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換方法的流程示意圖，包括步驟SlOl 至S104:
[0022 ] S101，獲取多模終端當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的流量，根據(jù)所述流量預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)刻流量。 [0023] 所述多模終端為可以在不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)(如GSM和⑶MA)之間使用的終端。本 步驟通過(guò)多模終端當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的流量預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)刻流量，使得能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際負(fù) 載狀況評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的性能，從而提高網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估的準(zhǔn)確性。
[0024]進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述流量預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)刻流量可通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn):根據(jù)所 述流量創(chuàng)建時(shí)間序列，對(duì)所述時(shí)間序列進(jìn)行平穩(wěn)化處理，得到時(shí)間序列的自相關(guān)系數(shù)以及 偏相關(guān)系數(shù);根據(jù)所述自相關(guān)系數(shù)、偏相關(guān)系數(shù)以及自回歸滑動(dòng)平均模型對(duì)所述流量進(jìn)行 擬合，得到所述自回歸滑動(dòng)平均模型的參數(shù);根據(jù)所述參數(shù)對(duì)自回歸滑動(dòng)平均模型進(jìn)行有 效性檢驗(yàn)，得到下一個(gè)時(shí)刻流量。通過(guò)自回歸滑動(dòng)平均模型更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)刻流量， 從而進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估的準(zhǔn)確性。
[0025] 預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)刻流量之后，進(jìn)入步驟S102,根據(jù)下一個(gè)時(shí)刻流量確定進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)選 擇階段，在網(wǎng)絡(luò)選擇階段基于RSS對(duì)備選網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行篩選，得到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。其中，所述備選網(wǎng)絡(luò) 包括 LTE、WLAN 以及 WIMAX。
[0026]進(jìn)一步地，根據(jù)所述下一個(gè)時(shí)刻流量以及當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的總帶寬，得到下一個(gè)時(shí) 刻的流量負(fù)載為：
[0028] 其中，Load ( i )為下一個(gè)時(shí)刻的流量負(fù)載，Traf f i c ( i )為下一個(gè)時(shí)刻流量， Bandwidth為總帶寬;若所述流量負(fù)載大于設(shè)定的負(fù)載閾值，則進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)選擇階段。
[0029] 為了得到較高質(zhì)量的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)選擇階段，獲取備選網(wǎng)絡(luò)的RSS以及當(dāng)前連 接網(wǎng)絡(luò)的RSS，若備選網(wǎng)絡(luò)的RSS與當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的RSS之差大于設(shè)定值，則將該備選網(wǎng)絡(luò)設(shè) 置為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。
[0030] S103,獲取當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)、目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信息，根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性 信息得到當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值。
[0031] 其中，所述網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信息包括RSS、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率以及價(jià) 格。選取用于垂直切換的參數(shù)，除了表征網(wǎng)絡(luò)性能的RSS和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，根據(jù)用戶的主觀喜好 和業(yè)務(wù)要求，還包括業(yè)務(wù)的Qos性能：帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率，并且還包括用戶在選擇網(wǎng)絡(luò) 過(guò)程比較關(guān)注的價(jià)格因素，因此，基于多屬性判決的垂直切換算法的判決結(jié)果較為精確，且 具有較佳的用戶體驗(yàn)，更容易受到廣泛的應(yīng)用。
[0032] 進(jìn)一步地，步驟S103中，所述根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信息得到當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的效 用函數(shù)值和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值，包括通過(guò)層次分析法確定各網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信息的主觀 權(quán)重;通過(guò)熵權(quán)法確定各網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信息的客觀權(quán)重;根據(jù)所述主觀權(quán)重以及客觀權(quán)重 得到各網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信息的綜合權(quán)重，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信息及其綜合權(quán)重分別得到當(dāng) 前連接網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值以及目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值。從而進(jìn)一步地提高垂直切換算法的 判決結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0033] S104,根據(jù)當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切換。
[0034]進(jìn)一步地，為了提高網(wǎng)絡(luò)切換的判斷當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值是否小于目標(biāo)網(wǎng) 絡(luò)的效用函數(shù)值，若是，執(zhí)行從當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的切換，否則，不執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)切換。
[0035] 由上述實(shí)施例的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換方法可知，根據(jù)多模終端當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的流量 預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)刻流量，基于RSS對(duì)備選網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行篩選，得到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，再根據(jù)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性 信息得到當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的效用函數(shù)值進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切換，從而能夠根 據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際負(fù)載狀況，以及網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性信息綜合評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的性能，保證在復(fù)雜的異構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)使用的負(fù)載均衡。
[0036] 以下為本發(fā)明的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換方法的一個(gè)較佳實(shí)現(xiàn)方式，如圖2的一個(gè)較佳 實(shí)現(xiàn)方式的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)垂直切換方法的流程示意圖，包括步驟S201至步驟S208:
[0037] S201，初始化網(wǎng)絡(luò)。
[0038] S202,對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行建模及預(yù)測(cè)。
[0039] 具體地，仿真主流的三種無(wú)線接入方式LTE(2G/3G)、WLAN、W頂AX組成的異構(gòu)無(wú)線 環(huán)境，如圖3所示。選取用于垂直切換的參數(shù)，除了表征網(wǎng)絡(luò)性能的RSS和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，加入用 戶的主觀喜好跟業(yè)務(wù)要求，引入業(yè)務(wù)的Qos性能：帶寬（B)、時(shí)延（D)、抖動(dòng)（J)以及丟包率 (L)，并且加入用戶在選擇網(wǎng)絡(luò)過(guò)程比較關(guān)注的價(jià)格(C)因素。
[0040]根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的歷史流量數(shù)據(jù)建立時(shí)間序列模型，由于網(wǎng)絡(luò)流量具有很強(qiáng)的自相似性 特點(diǎn)，使用ARM模型（自回歸滑動(dòng)平均模型)對(duì)流量進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)模型步驟如下:若時(shí)間序 列是非平穩(wěn)的，對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行平穩(wěn)化處理，求出平穩(wěn)化后時(shí)間序列的自相關(guān)系數(shù)(AC)和 偏相關(guān)系數(shù)(PAC);根據(jù)時(shí)間序列的AC值與PAC值，以及預(yù)設(shè)的ARMA模型，對(duì)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬 合，求得ARMA模型參數(shù);根據(jù)模型參數(shù)對(duì)ARMA模型進(jìn)行有效性檢驗(yàn)，得到下一個(gè)時(shí)刻流量數(shù) 據(jù)。
[0041] S203,采集終端網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，得到下一個(gè)時(shí)刻流量負(fù)載。具體地，根據(jù)所述下一 個(gè)時(shí)刻流量以及當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的總帶寬，得到下一個(gè)時(shí)刻的流量負(fù)載為：
[0043]其中，Load( i )為下一個(gè)時(shí)刻的流量負(fù)載，Traf f i ( ci )為下一個(gè)時(shí)刻流量， Bandwidth為總帶寬。
[0044] S204,結(jié)合流量的負(fù)載狀況和RSS對(duì)備選網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行篩選?？色@取備選網(wǎng)絡(luò)的RSS以 及當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的RSS，若備選網(wǎng)絡(luò)的RSS與當(dāng)前連接網(wǎng)絡(luò)的RSS之差大于設(shè)定值，而且Load (i )> 80 %時(shí)，則將該備選網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。
[0045] S205，利用層次分析法和熵權(quán)法綜合確定各網(wǎng)絡(luò)屬性的權(quán)值。
[0046] 利用層次分析法確定各網(wǎng)絡(luò)屬性的主觀權(quán)重，具體步驟為:選擇其中帶寬(B)、時(shí) 延(D)、抖動(dòng)(J)以及丟包率(L)以及價(jià)格(C)等網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)屬性構(gòu)建層次分析結(jié)構(gòu)模型，如圖 3;構(gòu)建判決矩陣〇=(叫) 5><5，其中$(8、0、1、1^〇，」為備選網(wǎng)絡(luò)，(^為屬性1相對(duì)于