本发明专利技术请求保护一种异构无线网络中面向终端个性化服务的模糊垂直切换方法。针对终端不同类型的应用在服务质量(QoS)需求上的差异，考虑了网络负载状态的动态变化对切换性能的影响，从两个方面开展性能优化：首先在网络发现阶段，通过预测候选网络在切换时刻的负载状态，对候选网络进行筛选；其次在切换判决阶段，根据每类应用对QoS参数的不同需求范围，设计不同的隶属度函数。实验结果表明，本发明专利技术能有效降低切换阻塞率，提高系统吞吐量，并能根据终端的应用类型合理地选择切换网络，满足了终端的个性化服务需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于异构无线网络中的垂直切换方法，属于移动通信领域。特别是涉及一种利用负载预测和模糊推理进行垂直切换的方法。
技术介绍
在异构无线网络中，终端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。目前大多数针对垂直切换方法的研究都是基于确定的、精确的参数信息，然而，在垂直切换时，用户偏好、参数的重要性程度等都具有一定的模糊性，此外测量的误差和网络本身的动态性也会导致获得的属性值具有模糊性。因此，为了准确的刻画和处理这些模糊信息，提高切换性能，近年来不少研究者将模糊逻辑运用到了垂直切换方法中。文献[KaleemF,MehbodniyaA,etal.DynamicTargetWirelessNetworkSelectionTechniqueUsingFuzzyLinguisticVariables[J].ChinaCommunications,2013,10(1):1-16]首先采用分层的模糊推理系统对切换必要性进行评估，然后使用逼近理想解排序法(TechniqueforOrderPreferencebySimilaritytoIdealSolution,TOPSIS)选择最佳切换网络。但是此方法不能充分考虑不同类型应用对QoS参数的不同需求范围，因此，不能满足终端的个性化服务需求。文献[KantubuktaV,MaheshwariS,MahapatraS,etal.EnergyandqualityofserviceawareFUZZY-techniquefororderpreferencebysimilaritytoidealsolutionbasedverticalhandoverdecisionalgorithmforheterogeneouswirelessnetworks[J].TheInstitutionofEngineeringandTechnology,2013,2(3):103-114]通过将模糊集合引入到TOPSIS中，消除了经典TOPSIS方法存在的排名异常问题。但是没有考虑候选网络的负载状态对垂直切换性能的影响，当网络负载过高，可用信道资源不能满足终端的切换需求时，将会发生切换阻塞，降低切换性能。文献[杨剑波.多模智能终端在异构无线网络中的垂直切换技术研究[D].中国人民解放军信息工程大学,解放军信息工程大学,2013]提出一种基于直觉模糊多属性的垂直切换方法，该方法通过负载估计的方法对候选网络进行筛选，作者根据不同类型业务对误码率的要求估计每类业务的平均信道资源需求数，将候选网络中剩余资源小于需求的网络删除。但是作者只根据判决时刻的负载状态进行网络筛选，而未考虑切换时刻的负载状态变化，不能有效保证所选网络在切换时刻的可用性。
技术实现思路
本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种异构网络中面向终端个性化服务的模糊垂直切换方法。本专利技术的技术方案如下：一种异构网络中面向终端个性化服务的模糊垂直切换方法，其根据终端不同类型的应用在服务质量QoS需求上的差异设计以下垂直切换步骤：101、首先在网络发现阶段，通过预测候选网络在切换时刻的负载状态，对候选网络进行筛选；102、其次在切换判决阶段，划分终端的应用类型并根据每类应用对QoS参数的需求范围，设计不同的隶属度函数，其中QoS参数包括带宽、时延、抖动和丢包率，然后获取步骤101筛选后的候选网络的QoS参数信息，将QoS参数输入到模糊推理系统中，根据设计的隶属度函数进行模糊推理、反模糊化，系统最后的输出是网络的得分值，最后比较每个网络的得分值，选择得分值最大的网络作为最佳切换网络，完成垂直切换。进一步的，所述终端的应用根据3GPP标准分为四种，分别是会话类应用、交互类应用、流类应用和后台类应用，然后选取带宽、时延、抖动和丢包率这四种参数作为评价候选网络QoS的指标，并根据每类应用对每种参数的具体需求范围设计隶属度函数。进一步的，所述异构无线网络模型由LTE和WLAN两种接入技术组成，LTE和WLAN均采用OFDM调制，并将一个时隙和一个子信道构成的二维单元作为系统的基本信道资源单位，假定系统中每个候选网络都支持L种不同的业务，每种业务的呼叫到达率和离开率均服从泊松分布，并且每种业务的单个呼叫所需的平均信道资源为Ci(i＝1,2,3,…L)。进一步的，所述步骤101中在网络发现阶段，通过预测候选网络在切换时刻的负载状态，对候选网络进行筛选具体包括步骤：终端进行周期性扫描，检测周围可用网络，在发现可用网络k后，获取网络的信道资源总数当前负载以及每种业务的呼叫到达率和离开率(i＝1,2,3,…L)；根据以上信息可得到网络k中，业务i在单位时间内增加个呼叫的概率为：减少个呼叫的概率为：单位时间内由业务i增加的负载可表示为：则网络k中单位时间内所有业务增加的负载可表示为：则候选网络k在切换时刻的负载可表示为切换时刻的可用信道资源可表示为：对于每一个候选网络，当切换时刻负载过重，可用信道资源小于业务的接入需求时，切换请求将会被拒绝；假设切换时发起的呼叫为第l种呼叫，l＝1,2,3,…L，则切换时刻第k个候选网络中切换被阻塞的概率可表示为：将式(6)代入式(7)可计算出切换时发生阻塞的概率，将阻塞概率大于门限值的网络从候选网络中删除。进一步的，所述并根据每类应用对每种参数的具体需求范围设计隶属度函数。每种参数有三个模糊集，分别为：低、中、高。其中模糊集“低”和“高”使用梯形隶属度函数，表达式为：模糊集“中”使用三角隶属度函数，表达式为:带宽作为评价指标时，会话类应用的隶属度函数为低(a＝0,b＝0,c＝5,d＝64)中(a＝5,b＝64,c＝300)高(a＝64,b＝300,c＝20000,d＝20000)；交互类应用的隶属度函数为低(a＝0,b＝0,c＝50,d＝350)中(a＝50,b＝350,c＝600)高(a＝350,b＝600,c＝20000,d＝20000)；流类应用的隶属度函数为低(a＝0,b＝0,c＝50,d＝2000)中(a＝50,b＝2000,c＝10000)高(a＝2000,b＝10000,c＝20000,d＝20000)；后台类应用的隶属度函数为低(a＝0,b＝0,c＝10,d＝500)中(a＝10,b＝500,c＝1000)高(a＝500,b＝1000,c＝20000,d＝20000)。时延作为评价指标时，会话类应用的隶属度函数为低(a＝0,b＝0,c＝30,d＝75)中(a＝30,b＝75,c＝100)高(a＝75,b＝100,c＝1000,d＝1000)；交互类应用的隶属度函数为低(a＝0,b＝0,c＝50,d＝110)中(a＝50,b＝110,c＝270)高(a＝110,b＝270,c＝1000,d＝1000)；流类应用的隶属度函数为低(a＝0,b＝0,c＝150,d＝400)中(a＝150,b＝400,c＝600)高(a＝400,b＝600,c＝1000,d＝1000)；后台类应用的隶属度函数为低(a＝0,b＝0,c＝300,d＝650)中(a＝300,b＝650,c＝900)高(a＝650,b＝900,c＝100本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种异构网络中面向终端个性化服务的模糊垂直切换方法，其特征在于，根据终端不同类型的应用在服务质量QoS需求上的差异设计以下垂直切换步骤：101、首先在网络发现阶段，通过预测候选网络在切换时刻的负载状态，对候选网络进行筛选；102、其次在切换判决阶段，划分终端的应用类型并根据每类应用对QoS参数的需求范围，设计不同的隶属度函数，其中QoS参数包括带宽、时延、抖动和丢包率，然后获取步骤101筛选后的候选网络的QoS参数信息，将QoS参数输入到模糊推理系统中，根据设计的隶属度函数进行模糊推理、反模糊化，系统最后的输出是网络的得分值，最后比较每个网络的得分值，选择得分值最大的网络作为最佳切换网络，完成垂直切换。
【技术特征摘要】
1.一种异构网络中面向终端个性化服务的模糊垂直切换方法，其特征在于，根据终端不同类型的应用在服务质量QoS需求上的差异设计以下垂直切换步骤：101、首先在网络发现阶段，通过预测候选网络在切换时刻的负载状态，对候选网络进行筛选；102、其次在切换判决阶段，划分终端的应用类型并根据每类应用对QoS参数的需求范围，设计不同的隶属度函数，其中QoS参数包括带宽、时延、抖动和丢包率，然后获取步骤101筛选后的候选网络的QoS参数信息，将QoS参数输入到模糊推理系统中，根据设计的隶属度函数进行模糊推理、反模糊化，系统最后的输出是网络的得分值，最后比较每个网络的得分值，选择得分值最大的网络作为最佳切换网络，完成垂直切换。2.根据权利要求1所述的面向终端个性化服务的模糊垂直切换方法，其特征在于，所述终端的应用根据3GPP标准分为四种，分别是会话类应用、交互类应用、流类应用和后台类应用，然后选取带宽、时延、抖动和丢包率这四种参数作为评价候选网络QoS的指标，并根据每类应用对每种参数的具体需求范围设计隶属度函数。3.根据权利要求1或2所述的面向终端个性化服务的模糊垂直切换方法，其特征在于，所述异构无线网络模型由LTE和WLAN两种接入技术组成，LTE和WLAN均采用OFDM调制，并将一个时隙和一个子信道构成的二维单元作为系统的基本信道资源单位，假定系统中每个候选网络都支持L种不同的业务，每种业务的呼叫到达率和离开率均服从泊松分布，并且每种业务的单个呼叫所需的平均信道资源为Ci(i＝1,2,3,…L)。4.根据权利要求3所述的面向终端个性化服务的模糊垂直切换方法，其特征在于，所述步骤101中在网络发现阶段，通过预测候选网络在切换时刻的负载状态，对候选网络进行筛选具体包括步骤：终端进行周期性扫描，检测周围可用网络，在发现可用网络k后，获取网络的信道资源总数当前负载以及每种业务的呼叫到达率和离开率根据以上信息可得到网络k中，业务i在单位时间内增加个呼...
【专利技术属性】
技术研发人员：马彬，张文静，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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