異構網(wǎng)中基于負載均衡和QoS的模塊化切換方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于移動通信技術領域，設及一種異構網(wǎng)中基于負載均衡和QoS的模塊化 切換方法。
【背景技術】
[0002] 隨著移動通信技術的快速發(fā)展，現(xiàn)階段的通信網(wǎng)絡已不能滿足人們對各種各樣業(yè) 務的需求，并且下一代移動通信系統(tǒng)將處于多種無線接入網(wǎng)絡同時存在，相互補充的異構 環(huán)境，如WLAN、WiMAXW及LTE、5G等。運些網(wǎng)絡融合作為一種能提高網(wǎng)絡性能的方法，取得了 廣泛認可。因此，如何在異構網(wǎng)絡共存的場景下為用戶提供無縫切換是下一代異構網(wǎng)絡亟 待解決的難點之一。
[0003] 考慮切換方案時需注意，不同網(wǎng)絡間的切換參數(shù)迴異，且不同用戶或相同用戶不 同業(yè)務對各個切換參數(shù)的要求也差異較大，因此，如何衡量切換參數(shù)權重十分關鍵。多屬性 決策方法因能綜合考慮網(wǎng)絡中的多種參數(shù)而得到廣泛應用，但現(xiàn)階段的切換方法僅僅考慮 了單一處理切換參數(shù)，即在用戶發(fā)起切換時，根據(jù)當前時刻所有決策參數(shù)構成的判決矩陣 或模糊準則來選擇最優(yōu)網(wǎng)絡。隨著參數(shù)個數(shù)的增加，導致多屬性判決矩陣的階數(shù)大、遵守的 模糊準則數(shù)多，難度高。
[0004] 另外，網(wǎng)絡的負載均衡性也會在一定程度上影響用戶的通信過程。要保證高優(yōu)先 級用戶及部分業(yè)務用戶的體驗，負載因子必不可少。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種異構網(wǎng)中基于負載均衡和QoS的模塊化切 換方法，該方法解決了傳統(tǒng)方案計算時間長、網(wǎng)絡選擇性能較差的問題；能夠均衡網(wǎng)絡負 載，提高用戶滿意度。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
[0007] -種異構網(wǎng)中基于負載均衡和QoS的模塊化切換方法，該方法包括W下步驟：
[0008] SI:當用戶發(fā)起網(wǎng)絡切換請求時，獲取當前狀態(tài)下的各候選網(wǎng)絡性能（Network Performance，NQ)參數(shù)和用戶偏好化ser Preference，UP)參數(shù)，并對NQ參數(shù)進行歸一化處 理；
[0009] S2:將歸一化后的NQ參數(shù)輸入到切換決策系統(tǒng)化andover Decision SystemJDS) 的NQ模塊，利用TOPSIS得到輸出Qi;
[0010] S3:將UP參數(shù)輸入到皿S系統(tǒng)的UP模塊，利用模糊邏輯得到輸出Pi;
[0011] S4:根據(jù)各候選網(wǎng)絡當前的負載情況，確定負載因子a;
[001^ S5:將各候選網(wǎng)絡的Qi、Pi和a按一定權重比例構成最終的綜合得分；
[0013] S6:對各候選網(wǎng)絡的綜合得分進行排序，選擇最優(yōu)網(wǎng)絡執(zhí)行切換。
[0014] 進一步，所述步驟Sl具體包括：
[0015] Sll:將NQ參數(shù)進一步分為效益型參數(shù)和成本型參數(shù);效益型參數(shù)是指越大越好型 QoS，即該類參數(shù)越大NQ越好;成本型參數(shù)是指越小越好型QoS，即該類參數(shù)越小NQ越好； [0016] S12:將效益型參數(shù)轉化為歸一化值
[0018] 其中，Gi表示第i個網(wǎng)絡效益型參數(shù)的歸一化值;Vi為網(wǎng)絡i當前時刻的效益型參數(shù) 值;Vmax表示網(wǎng)絡i可提供的最大效益型參數(shù)值，Vmin表示網(wǎng)絡i可提供的最小效益型參數(shù)值， 在還有資源可用的情況下，網(wǎng)絡必有各個效益型參數(shù)的最低口限值為Vmin;
[0019] S13:將成本型參數(shù)轉化為歸一化值
[0021] 其中，F(xiàn)i表示第i個網(wǎng)絡成本型參數(shù)的歸一化值;Dmax表示該網(wǎng)絡下的成本型參數(shù) 指標的最大值，對于糟糕的網(wǎng)絡環(huán)境，各成本型參數(shù)總會有一個最大口限值Dmax;Di為當前 網(wǎng)絡i的成本型參數(shù)值;相似的，Dmin表示網(wǎng)絡i成本型參數(shù)的最小值，在資源最大利用率下， 成本型參數(shù)存在一個最小口限值，即Dmin。
[0022] 進一步，所述步驟S2具體包括：
[0023] S21:對NQ模塊，利用歸一化后的NQ參數(shù)，建立標準多參數(shù)決策矩陣A
[002引其中，ai康示第i個網(wǎng)絡中第j個NQ參數(shù)歸一化后的值；
[0026] S22:構建層次化結構模型，為各NQ參數(shù)執(zhí)行賦權，該層次化結構模型中的目標層 是選擇最佳NQ模塊，準則層是NQ參數(shù)，方案層是候選網(wǎng)絡，根據(jù)各NQ參數(shù)之間的相對重要 性，得到權重胖=[胖1，胖2，...胖。^;
[0027] S23:利用步驟S22獲得的權重W對步驟S21構建的歸一化決策矩陣A中各參數(shù)加權， 生成加權標準化矩陣V
[0029] 其中，Vij = aij X Wj, i = 1,2, L m; j 二 1,2, L n;
[0030] S24:確定正理想解r和負理想解V-，其中對于成本型NQ參數(shù)來說，V+ = minvij，y- = maxvi j;對于效益型 NQ 參數(shù)來說，V+=maxvi j，V-=minvi j;
[0031] S25:通討計貸n維化cl id得到各候選網(wǎng)絡NQ參數(shù)與理想解之間的距離
[0034] S26:計算候選網(wǎng)絡各NQ參數(shù)與最優(yōu)參數(shù)值的貼近程度
[0036] 根據(jù)各個網(wǎng)絡化的大小，得到所有候選網(wǎng)絡NQ模塊的優(yōu)劣排序。
[0037] 進一步，所述步驟S3具體包括：
[0038] S31:對UP模塊，根據(jù)各UP參數(shù)的隸屬度函數(shù)定義其模糊輸入集；
[0039] S32:將各UP參數(shù)的模糊集輸入到模糊邏輯系統(tǒng)；
[0040] S33:根據(jù)模糊準則推理，并經(jīng)過去模糊化得出結果Pi。
[0041] 進一步，采用重屯、法得到最終UP模塊的清晰輸出數(shù)值Pi。
[0042] 進一步，所述步驟S4具體包括：
[0043] S41:根據(jù)各候選網(wǎng)絡當前狀態(tài)下已服務的用戶數(shù)，確定整個系統(tǒng)的平均用戶數(shù)量 X
[0045] 其中，m表示當前候選網(wǎng)絡的個數(shù)，Ui表示網(wǎng)絡i服務的用戶數(shù)；
[0046] S42:定義此時各候選網(wǎng)絡的負載因子a:當某小區(qū)網(wǎng)絡服務的用戶數(shù)量低于平均 值X，則處于負載較輕狀態(tài)，即a = 1/2;當某小區(qū)網(wǎng)絡服務的用戶數(shù)量處于平均值X與X+ii之 間，則處于負載一般狀態(tài)，其中y為不大于15的常數(shù)，即a = l;當某小區(qū)網(wǎng)絡服務的用戶數(shù)量 大于X+ii，則處于負載較重狀態(tài)，即a = 2。
[0047] 進一步，在步驟S5包括，根據(jù)步驟S2，S3，S4分別得到各候選網(wǎng)絡的化、Pi和a,計算 綜合得分：
庚中，Ae (〇，1)，典型值取A = O. 5。
[0049] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的方法綜合考慮了網(wǎng)絡QoS和負載因子，將 QoS性能參數(shù)劃分至NQ模塊和UP模塊，分別采用不同方式處理，并有效引入負載權重，降低 了切換時延和故障率，解決現(xiàn)有技術中因負載不均衡導致的用戶切換不合理等問題。
【附圖說明】
[0050] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行 說明：
[0051 ]圖1為適用于本發(fā)明實施例中切換方法的異構網(wǎng)絡場景示意圖；
[0052] 圖2為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0053] 本發(fā)明實施例提供了一種異構網(wǎng)中基于負載均衡和QoS的模塊化切換方法，用于 提高切換的準確度。通過對切換參數(shù)的篩選，分為NQ參數(shù)和UP參數(shù)，并輸入對應的模塊進行 處理，然后引入負載因子，提高網(wǎng)絡在負載均衡方面的性能，最后求各個決策因子的權重 和，根據(jù)最終的綜合得分排序，選擇得分最高的候選網(wǎng)絡執(zhí)行切換。
[0054] 下面將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0055] 圖1為適用于本發(fā)明實施例中切換方法的異構網(wǎng)絡場景示意圖。圖1所示的未來異 構環(huán)境包括W下四種網(wǎng)絡：下一代移動通信（5G)網(wǎng)絡、LTE網(wǎng)絡、WIMAX網(wǎng)絡和WLAN (802. Ilac)網(wǎng)絡。本發(fā)明實施例針對異構網(wǎng)絡中，如何為用戶選擇最優(yōu)的網(wǎng)絡進行切換的 問題，提供了一種準確選擇候選網(wǎng)絡的方法，并且保證了網(wǎng)絡的負載均衡性。
[0056] 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種異構網(wǎng)絡中基于負載均衡和QoS的模塊化切換方 法的流程圖。該方法包括W下步驟：
[0057] 101:當用戶發(fā)起網(wǎng)絡切換請求時，獲取當前狀態(tài)下的各候選網(wǎng)絡性能(Network Performance，NQ)參數(shù)和用戶偏好化ser Preference，UP)參數(shù)，并對NQ參數(shù)進行歸一化處 理；
[0化引 102:將歸一化后的NQ參數(shù)輸入到切換決策系統(tǒng)化andover Decision System, 皿S)系統(tǒng)的NQ模塊，利用TOPSIS得到輸出化；
[0059] 103:將UP參數(shù)輸入到皿S系統(tǒng)的UP模塊，利用模糊邏輯得到輸出Pi;
[0060] 104:根據(jù)各候選網(wǎng)絡當前的負載情況，確定負載因子a;
[0061 ] 105:將各候選網(wǎng)絡的化、Pi和a按一定權重比例構成最終的綜合得分；
[0062] 106:對各候選網(wǎng)絡的綜合得分進行排序，選擇最優(yōu)網(wǎng)絡執(zhí)行切換。
[0063] 其中，各候選網(wǎng)絡組成異構場景，可W包括如圖1所示的下一代移動通信（5G)網(wǎng) 絡、LTE網(wǎng)絡、WIMAX網(wǎng)絡和WLAN(802.11ac)網(wǎng)絡，還可W包括3G、2G等其他無線網(wǎng)絡。
[0064] 每個候選網(wǎng)絡的切換決策參數(shù)各種各樣，選取的NQ參數(shù)可包括網(wǎng)絡時延，數(shù)據(jù)傳 輸速率、丟包率、抖動等;選取的UP參數(shù)可包括網(wǎng)絡價格、網(wǎng)絡安全性W及用戶對網(wǎng)絡價格 的敏感程度等。
[0065] 首先執(zhí)行步驟101，對每個候選網(wǎng)絡的切換參數(shù)進行選擇并分類，考慮到不同種類 的NQ參數(shù)的量綱不同，所W需要對其進行歸一化處理。具體流程如下：
[0066] 1011:將NQ參數(shù)進一步分為效益型參數(shù)和成本型參數(shù);效益型參數(shù)是指越大越好 型QoS，即該類參數(shù)越大NQ越好;成本型參數(shù)是指越小越好型QoS，即該類參數(shù)越小NQ越好；
[0067] 1012:將效益型參數(shù)轉化為歸一化值
[0069] 其中，Gi表示第i個網(wǎng)絡效益型參數(shù)的歸一化值;Vi為網(wǎng)絡i當前時刻的效益型參數(shù) 值;Vmax表示網(wǎng)絡i可提供的最大效益型參數(shù)值，Vmin表示網(wǎng)絡i可提供的最小效益型參數(shù)值， 在還有資源可用的情況下，網(wǎng)絡必有各個效益型參數(shù)的最低口限值為Vmin。
[0070] 1013:將成本型參數(shù)轉化為歸一化值